4-5流动与断裂

1、第18章 材料的变形与流动本章内容：塑性变形与流动flow规律，裂纹产 生，摩擦对变形的影响本章重点：预测速度场和位移场，了解应变场 及形状尺寸变化，便于选工序设计 模具。18. 1最小阻力定律定律：变形物体各质点向着阻力最小的方向移 动应用方法：调整阻力，合理充型（流动） 实际应用：1）开式模锻（飞边槽，圆角）2）拉深（拉深筋增加阻力）3）镦粗（最小周边法则，有摩擦时）4）拔长（拔长效率）3018. 2影响塑变和流动的因素18. 2. 1 摩擦 friction有摩擦镦粗无摩擦镦粗一一放身最小周边法则环形：无摩擦镦粗一一内外径均增加（放射形 流动）18. 2. 2 工具形状 shape of

2、 tools形状不一=流动阻力有差异 应用：型砧制坯（效率高）18. 2. 3金属各部分之间的关系区形体T完整、连续，为保让其它整性，未变形 变形区总趋势：外端（未变形区）阻碍金属流动而变形区引起外端变形和应力。例：拔长，冲孔，弯曲18. 24金属本身性质不均匀变形抗力小的部位先发成分：组织，温度。生变形。应用：电热局部镦粗。结论：全面考虑影响流动和变形的因素后再加 以正确分析。18. 3不均匀变形，附加应力与残余应18. 3. 1 均匀变形实质：不均匀流动均匀变形：变形前彼此平行的平面和直线 实现条件：均质，各向同性，等变形，无摩擦 实际：塑性变形都是不均匀，例：镦粗圆柱体T 鼓形T双鼓形

3、原因：接触摩擦。18. 3. 2附加应力定义：物质为维持其整体性，在不均匀变形后各部分之间产生相互平衡的应力 产生原因：不均匀变形 特点：附加应力相互平衡成对出现。定律：塑性变形时总是存在（变形总是不均匀） 影响：1）引起变形体应力状态变化，应力分 布更不均匀2）提高了单位变形力产生 附加应力 时, 消耗能量增加3）4）降低塑性，甚至破坏变形体 造成形状歪扭，薄材：弯曲或波浪形成残余应力，即变形结束后仍然存在1833残余应力定义：弓I起应力的外因去除后物体内仍残余的 应力。特点：残余应力是弹性应力，小于屈服应力。 产生原因：不均匀变形（或其它）影响：1）再次变形时应力应变更不均匀2）缩短制品寿

4、命3）使制品变形4）增加塑变抗力消除方法：1）热处理：去应力退火2）机械处理法：表面变形结论：消除表面层的残余拉应力，利用表面层 的残余压应力。18. 4金属的断裂表面裂纹；内部必须防18. 4. 1断裂的物理本质18 . 4. 1 . 1基本类型单晶:解理断裂，晶面指数低的晶面;脆性断裂丨多曰穿晶断裂I多晶；晶间断裂;切变断裂I韧性断裂'完全韧性断裂1I 一般韧性断裂18. 4. 1. 2微裂纹的形成机理微裂纹微裂纹一一扩展一一断裂原有缺陷（气孔,夹杂,微裂等 L 位错运动和塞积位错塞积，位错反应，位错消毁塑性好的材料通过塑变使微裂纹尖端钝化，松驰 塑性 塑性差，不能松驰迅速扩展压应

5、力抑制裂纹发展应力状态;拉应力使裂纹迅速扩展18. 4. 2塑性加工中金属的断裂a）周向拉裂b）穿晶断裂C）锻造+字裂纹d）e） 锻圆坏中心纵裂（中心拉应力）f）拔长心部裂纹（中心拉应力）g）角裂（角部温度降低，阻力增大变形小而 产生+ ° ）挤压裂纹：变形不均匀心部不受压，外部小 受拉。拉拔裂纹：变形未深入到心部，外部变形大受 压，心部未变形受拉。18. 5塑性成形时的摩擦18. 5. 1塑性成形时摩擦的特点及影响工具与金属间接触且相对运动亠摩擦力特点：1）高压（5002500Mpa）2）变化3）高温（800 ° C1200 ° C）有利有弊：引起不均匀应力，利

6、用飞边阻力18. 52分类及机理半干摩擦半流体摩擦干摩擦八、'边界摩擦 分类流体摩擦表面凹凸学说分子吸附学说18. 5.3塑性成形时摩擦力计算18. 5.3.1库伦摩擦条件W K)应用：三向压应力小，变形量小，冷成形18 . 5 . 3 .对滑动)2最大摩擦条件(按触表面间无相P2S= 05- 0.577)S185. 33 摩擦力不变条件PuS （ u < T ）应用：挤压，大变形镦粗，模锻等（三向压力 大）1）金属本身2）18. 5 4 影响摩擦系数 friction coefficient 的因素具表面状态（接触表面con tact surface粗糙度 finish）3）变

7、形温度4）变形速度5）接触面上单位压力（单位接触面积 con tact unit area）18. 5. 5 摩擦系数 friction coefficient 测定 方法夹钳轧制法cliPPer-roll method:根据力平衡来计算圆环锻粗法 method of up sett ing circle ring :利用 塑 性理 论 做 出 标 疋 曲 线, 然 后 将 测 试 标线 比 较 而18. 6塑性成形时的润滑lubrication作用：降低摩擦力减少磨损防止粘结表面光 洁冷却减少变形不均匀18.6.1 对润滑剂lubricant要求耐压耐温冷却无腐蚀无毒无害使用方便 价廉18.6.2常用润滑齐'液体：油石墨，二硫化钼'玻璃,珐琅,无机盐18.6.3 添加剂additives油性剂（减小摩擦），极压剂，抗磨剂（减小磨 损），防锈剂18.6.4 表面磷化一一皂化处理钢的冷挤压