材料成型原理第1章 塑性变形与流动问题

《材料成型原理第1章 塑性变形与流动问题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十章金属塑性变形与流动问题金属塑性成形问题实质上是金属的塑性流动问题。通过流动分析可以预测变形体的形状和尺寸，进行工艺和模具设计以及质量分析。但影响金属塑性流动的因素复杂，目前还难以进行定量描述。本章定性讨论金属塑性变形和流动的几个基本问题，如最小阻力定律、不均匀变形、附加应力和残余应力、塑性成形中摩擦与润滑等。第一节金属流动方向——最小阻力定律“当变形体质点有可能沿不同方向移动时，则物体各质点将沿着阻力最小的方向移动”。_______古布金最小阻力定律:例如，粗糙平板间矩形断面棱柱体镦粗时，由于接触面上质点向四周流动的阻力与质点离周边的距离成正比，因此离周边的距离愈近

2、，阻力愈小，金属质点必然沿着这个方向移动。图18-1有摩擦矩形断面镦粗不均匀流动模型流的越远,阻力越大,所以将向周边距离最近处流动!例如开式模锻，如图18-3，增加金属流向飞边的阻力，以保证金属充填型腔；或者修磨圆角，减小金属流向A腔的阻力，使A腔充填饱满。图18-3开式模锻的金属流动又例如，在大型覆盖件拉深成形时，常常要设置拉延筋，用来调整或增加板料进入模具型腔的流动阻力，以保证覆盖件的成形质量。一、摩擦对金属塑性变形和流动的影响第二节影响金属塑性变形和流动的因素在工具与坯料的接触面上由于摩擦力的存在，在一定程度上改变了金属的流动特性。图18-4无摩擦矩形断面镦粗放射形

3、模型1、矩形断面的棱柱体在平板间镦粗时,若接触面上无摩擦,则以辐射线方式流动,变形后仍为矩形断面。2、环形零件镦粗时由于摩擦的作用，会改变金属质点的流动方向。参考课本第256页!二、工具形状对金属塑性变形和流动的影响工具形状是影响金属塑性流动的重要因素。工具形状不同，各个方向的流动阻力不一样。a）b）c）图18-5型砧拔长a)圆型砧b)V型砧c)凸型砧在圆弧形砧上或V型砧中拔长圆截面坯料时，如图18-5，由于工具的侧面压力使金属沿横向流动受到阻碍，金属大量沿轴向流动。在凸弧形砧上，正好相反，加大横向流动。利用工具的不同形状，除了可以控制金属的流动方向外，还可以在坯料内产生

4、不同的应力状态，使局部金属先满足屈服准则而进入塑性状态，以达到控制塑性变形区的作用。或者造成不同的静水压力，来改变材料在该状态下的塑性。刚端对变形区金属的影响主要是阻碍变形区金属流动。例如拔长时，砧子下面局部坯料镦粗，变形受到刚端部分的影响，其横向流动小于同等条件下的自由镦粗。三、变形物体外端的影响在塑性变形时，为保持变形体的完整性和连续性，变形体各部分之间通过内力的作用，对塑性变形和流动产生一定的影响，包括未变形的金属（俗称为“刚端”）对变形区金属的影响和变形金属相互之间的影响。拔长时外端的影响外端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

5、变。在自由锻造中，除镦粗外的其他变形工序，工具只与坯料的一部分接触，变形是分段逐步进行的，因此变形区金属的流动就受到外端的制约。开式冲孔中的“拉缩”弯曲变形对外端的影响结果使外端的孔也发生了变形!以上分别讨论了各个因素对金属塑性变形和流动的影响，而在实际生产中常常是多因素的共同作用，因此，必须考虑各个可能方向上的阻力情况，才能正确分析金属流动问题。掌握了塑性变形时金属流动规律，便可以采取有效的措施，控制各个可能流动方向上的阻力分布，使金属按预期的方向流动，以获得所需尺寸和形状的工件。四、金属本身性质不均匀对塑性变形和流动的影响由于金属本身的化学成分、组织和温度的不均匀，会

6、造成金属各部分的变形和流动的差异。变形抗力小的部分首先变形，但作为一个整体，先变形的部分与后变形的部分、变形大的部分与变形小的部分必然彼此影响。一、不均匀变形第三节不均匀变形、附加应力和残余应力塑性成形时，由于金属本身性质的不均匀，摩擦和工具形状的影响，不同变形区之间的相互制约，实际上都是不均匀变形。例如：在平砧间镦粗圆柱体图18－6圆柱体镦粗时的不均匀变形变形前变形后接触表面受摩擦力,流动慢!二、附加应力附加应力是由不均匀变形引起的，同时它又限制了不均匀变形的自由发展，附加应力总是互相平衡成对出现的。由于变形体各部分之间的不均匀变形受到整体性的限制，在各部分之间必将产生

7、相互平衡的应力，该应力叫附加应力。图18-7凸肚形轧辊轧制板材的附加应力挤压的金属流动和纵向应力的分布1）金属流动；2）附加应力较小；3）附加应力较大基本应力为压应力!第三类：附加应力是晶粒内部各部分之间的不均匀变形所引起的附加应力。附加应力通常分为三类：第一类：附加应力是变形体内各区域体积之间由不均匀变形引起的互相平衡的应力；第二类：附加应力是各晶粒之间由于其性质、大小和方位不同，使晶粒之间产生不均匀变形所引起的附加应力；附加应力的不良后果：1.使变形体内的应力状态发生变化，应力分布更不均匀如凸肚形轧辊轧制板材。2.提高了单