合工大材料成形原理教案18金属塑性变形与流动问题

最小阻力定律是力学的普遍原理，可以定性地用来分析质点的流动方向，或调整某方向阻力来控的流动。例如，粗糙平板间矩形断面棱柱体镦粗时，展宽，拔长效率高，如图18-2a，反之采用图18-2b的送进方式，展宽量大于延伸量，拔长b）关于调整阻力控制金属流动的实例很多，b）金属在塑性变形时遵循最小阻力定律和体积不矩形断面的棱柱体在平板间镦粗时，若接触面上无摩擦，变形有摩擦时，由于摩擦力的作用，使各个方向的阻力不同，断工具形状是影响金属塑性流动的重要因素。工具形状不利用工具的不同形状，除了可以控制金属的流动方向外，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均匀变形是一种理想的假设，在工程上要实现均匀变形是不均匀变形最典型的例子就是在平砧间镦粗圆柱体由于变形体各部分之间的不均匀变形受到整力叫附加应力。附加应力是由不均匀变形引起的，同时它又限1.使变形体内的应力状态发生变化，应力分布更不均匀凸肚形轧辊轧制板材时，基本应力是厚度方向压应力，由于变形不均匀，坯料中间部分受两向（厚度方3.使塑性降低，甚至造成破坏挤压制品表面出现周期性的裂纹，是由第一类附加应力形成的残余应则所出现的附加应力不能自相平衡，而导致变形体外形的歪扭5.形成残余应力由于附加应力成对出现，彼此平衡，后，变形不均匀状态不消失，附加应力将残留在物体内而此外，由于温度不均匀（加热或冷却不均匀）所引起的热残余应力一般是有害的，特别是表面层中具有残余拉应力的1.热处理法采用去应力退火可较彻底地消除残余应力。对第一类残余应力一般在回复温度下便可大部分消除，制品的硬化不受影响；第二类残余应力，接近再结在再结晶温度以上才可消除。在高温下，去应力退火时2.机械处理方法在制品表面再产生一些表面变形，使残余应力得到一定程度的释放和松弛，或者产生新的附加应力以抵消或减弱残余应力。该法只适合于消除第一类残余应力，实践证明当表面变形量1.5%~1.接触面单位压力高塑性成形时的摩擦接触面上压力很高，热塑性时达500MPa，钢冷挤压时高达2500MPa。而机械传动中重载轴承的工作压力一般为20～40MPa。接触面压力愈高，润滑剂易挤出和失效，2.伴随着塑性变形塑性成形的摩擦接触面因金属的塑性流动，接触状态不断变化，同时会产生新的1.改变应力状态，增大变形抗力例如单向压缩时，若工具与坯料无2.引起不均匀变形，产生附加应力和残余应力在挤压杆件时，由于挤压筒壁摩擦力的影响，使坯料3.降低模具寿命摩擦必然带来磨损，同时摩擦热引起模具软化，以及变形抗力增加使模具工作应力这种绝对理想的干摩擦是不存在的。在成形过程中，金属表面2.边界摩擦接触表面之间存在很薄的润滑膜，凸凹不平的坯料表面凸起部分被压平，润滑剂被压入子膜，这种单分子膜润滑状态称为边界润滑，该状态下的摩3.流体摩擦当坯料与工具表面之间的润滑剂层较厚，两表面的微观凸凹部分不直接接触，完全被润滑剂隔开的润滑叫流体润滑，该状态下的摩擦叫流体摩擦，如图18-8c。流体1.表面凹凸学说摩擦是由接触面上凹凸形状引起的。经过机械加工的表面并非绝对平坦光滑，都有切断或产生剪切变形。此时的摩擦力表现为这些被切断或产生表面越粗糙，微观凸峰和凹坑越多，相对运动时的摩擦力就越2.分子吸附学说摩擦是接触面上分子相互吸引的结果。两接触面越光滑，实际接触面积就越大，分子吸引力就越强，则摩擦力就越大。该学说解释了凸凹学说现代摩擦学理论认为，摩擦力不仅包含有剪切接触面上即τ=μσN（18-1）实际上摩擦切应力不能随σN的增大而无限地2.最大摩擦力条件当接触表面没有相对滑动，完全处于粘合状态时，摩擦的应力等于坯料塑性流动时的最大切应力K，即Y（18-2）式中，Y为坯料的流动应力，即屈服应力。根据Mises屈服准则