第八讲 金属塑性变形时应力和变形的不均匀性

更新时间:2024-03-17 15:32:48 阅读: 评论:0

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

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

第八讲 金属塑性变形时应力和变形的不均匀性

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