2024年3月17日发(作者:定量分析)
第八讲 金属塑性变形时应力和变形的不均匀性
1、 均匀变形和不均匀变形
物体不仅在高度方向上变形均匀,并且在宽度方向上(从而也是在长度方向上)
变形也均匀时,方能称为均匀变形。
要想充分实现均匀变形,严格说来是不可能的。可见,在实际的金属压力加工
时,变形不均匀分布是客观存在的。
2、基本应力、附加应力、工作应力、残余应力
(1)基本应力
由外力作用所引起的应力叫做基本应力。
(2)附加应力
由于物体内各层的不均匀变形受到物体整体性的限制,而引起其间相互平衡的
应力叫做附加应力。
(3)工作应力
基本应力与附加应力的代数和即为工作应力。
(4)残余应力
如果塑性变形结束后附加应力仍残留在变形物体中时,这种应力即称之为残余
应力。
3、接触面上外摩擦对变形及应力不均匀分布的影响
图6-2 镦粗时摩擦力对变形及应力分布的影响
如图6-2所示,若接触面无摩擦力影响时(并认为材料性能均匀)则发生均匀
变形。由于接触面上有摩擦力存在,可将变形金属整个体积大致分为三个变形
大小不等的区域,Ⅰ区称为难亦形区,Ⅱ区是大变形区,Ⅲ区是变形程度居中
的自由变形区。
由于I区的变形小,Ⅱ区的变形大,由金属的整体性的影响可知在Ⅰ区金属产
生的是附加拉应力,但由于接触摩擦的影响,I区径向所受压缩应力大于附加
拉应力,所以I区仍保持较强的三向压应力状态,没有危险;Ⅲ区金属产生的
也是附加拉应力,原因是当Ⅱ区金属变形时要产生向外扩张,而外层的Ⅲ区金
属,则象一套筒把Ⅱ区金属套住而限制了Ⅱ区金属变形的向外扩张。由于Ⅱ区
与Ⅲ区相互作用,在Ⅲ区之外侧表面,便产生了较强的环向附加拉应力,当该
拉应力大到一定程度后,将会导致金属在环向产生纵向裂纹,如图6-3所示。
图6-3 环向附加拉应力引起的纵裂纹
4、变形区几何因素的影响(H/d)
实验表明:镦粗圆柱体时;当试样原始高度与直径比H/d≤2.0时,发生单鼓形
不均匀变形。当坯料高度较大并且变形程度很小时(H/d>2.0),则往往只产生
表面变形(变形不深透),而中间层的金属不产生塑性变形或者塑性变形很小,
结果形成双鼓形,如图6-4所示。
轧制时的不均匀变形与镦粗时的不均匀变形,在性质上相类似。镦粗时的各种
不均匀现象,在轧制过程中都可以看到。实验表明:轧制时变形分布的不均匀
性与变形区长度l和变形区的平均高度 =(H+h)/2有关。并随比值 /l
的改变呈现不同状态。
图6-4 当镦粗高件时不同区域的变形分布情况
5、工具的影响
A 工具的轮廓形状造成变形不均匀
例1:在钢板轧制时,由于辊型凸度控制不当,会产生舌形和鱼尾形,其变形
本文发布于:2024-03-17 15:32:48,感谢您对本站的认可!
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