1、金属塑性加工的宏观规律,3. 1 塑性流动规律（最小阻力定律） 3. 2 影响金属塑性流动和变形的因素3. 3 不均匀变形、附加应力和残余应力 3. 4 金属塑性加工诸方法的应力与变形特点3. 5 塑性加工过程的断裂与可加工性,3.1 塑性流动规律（最小阻力定律）,概念：最小阻力定律最小周边法则实际应用分析,最小阻力定律,变形过程中，物体各质点将向着阻力最小的方向移动。即做最少的功，走最短的路。,图3-1 开式模锻的金属流动 图3-2 最小周边法则,图3-3 正方形断面变形模式,图3-4 拔长坯料的变形模式,图3-5 不同宽度坯料轧制时 宽展情况,图3-6 轨辊直径不同时 轧件变形区 纵横方向
2、阻力图 （DD，B2B2）,3. 2 影响金属塑性流动和变形的因素,3. 2. 1 摩擦的影响 3. 2. 2 变形区的几何因素的影响3. 2. 3 工具的形状和坯料形状的影响 3. 2. 4 外端的影响3. 2. 5 变形温度的影响 3. 2. 6 金属性质不均的影响,3. 2. 1 摩擦的影响,摩擦影响的实质：由于摩擦力的作用，在一定程度上改变了金属的流动特性并使应力分布受到影响。,图3-7 圆柱体镦粗时摩擦力 对变形及应力分布影响,图3-8 用塑料镦粗时 单位压力分布图,图3-9 圆环镦粗的金属流动 a)变形前 b) 摩擦系数很小或为零 c) 有摩擦,3. 2. 2 变形区的几何因素的影
3、响,变形区的几何因子（如H/D、H/L、H/B等）是影响变形和应力分布很重要的因素。,图3-12 h2 为各种数值时的情况,3. 2. 3 工具的形状和坯料形状的影响,工具（或坯料）形状是影响金属塑性流动方向的重要因素。工具与金属形状的差异，是造成金属沿各个方向流动的阻力有差异，因而金属向各个方向的流动（即变形量）也有相应差别。,图3-13 型钻中拔长 图3-14 沿孔型宽度上延伸分布图 a) 圆型砧 b) V型砧 c) 凸型砧,3. 2. 4 外端的影响,外端（未变形的金属）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变。,图3-15 拔长时外端的影响,（a）,（
4、b）,图3-16 开式冲孔时的“拉缩” 图3-17 弯曲变形对外端的影响,3. 2. 5 变形温度的影响,变形物体的温度不均匀，会造成金属各部分变形和流动的差异。变形首先发生在那些变形抗力最小的部分。一般，在同一变形物体中高温部分的变形抗力低，低温部分的变形抗力 高。,图3-18 铝钢双金属轧制时由不 均匀变形产生的弯曲现象1铝；2钢,3. 2. 6 金属性质不均的影响,变形金属中的化学成分、组织结构、夹杂物、相的形态等分布不均会造成金属各部分的变形和流动的差异。,3. 3 不均匀变形、附加应力和残余应力,3. 3. 1 均匀变形与不均匀变形,3. 3. 2 研究变形分布的方法,3. 3. 3
5、 基本应力与附加应力,3. 3. 4 残余应力,3. 3. 1 均匀变形与不均匀变形,若变形区内金属各质点的应变状态相同，即它们相应的各个轴向上变形的发生情况，发展方向及应变量的大小都相同，这个体积的变形可视为均匀的。 不均匀变形实质上是由金属质点的不均匀流动引起的。因此，凡是影响金属塑性流动的因素，都会对不均匀变形产生影响。,3. 3. 2 研究变形分布的方法,金属塑性加工中，研究变形物体内变形分布（即金属流动）的方法很多。 常用的方法有：网格法；硬度法 ；比较晶粒法。,图3-19 各种不同变形程度下镦粗圆柱体的不均匀变形,图3-20 冷镦粗铝合金后垂直断面上洛氏硬度变化,3. 3. 3 基
6、本应力与附加应力,金属变形时体内变形分布不均匀，不但使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且还使变形体内应力分布不均匀。此时，除基本应力外还产生附加应力。,图3-21 在凸形轧辊上轧制矩形坯产生的附加应力la若边缘部分自成一体时轧制后的可能长度 lb若中间部分自成一体时轧制后的可能长度l 整个轧制后的实际长度,图3-22 相邻晶粒的变形,图3-23 挤压时金属流动（a）及纵向应力分布（b）、（c），其中（c）为摩擦很大时应力分布；（一）基本应力；（）附加应力；（-）工作应力,假想应力，9.8 N/mm2,1820,图3-24 拉伸实验曲线 1）带缺口试样=2% 2）未带缺口试样=35%,变形程度,
7、应力,sb,sn,图3-25 拉伸时真应力与变形程度的关系1)无缺口试样拉伸时的真应力的曲线2）有缺口样拉伸的真应力曲线,3. 3. 4 残余应力,1残余应力的来源 2变形条件对残余应力的影响 3残余应力所引起的后果 4减小或消除残余应力的措施 5研究残余应力的主要方法,3. 4 金属塑性加工诸方法的应力与变形特点,3. 4. 1 金属在平锤间镦粗时的应力及变形特点 3. 4. 2 平辊轧制时金属的应力及变形特点 3. 4. 3 棒材挤压时的应力及变形特点 3. 4. 4 棒材拉伸时的应力及变形特点,3. 4. 1 金属在平锤间镦粗时的应力及变形特点,1镦粗时组合件的变形特点 2基本应力的分布
8、特点 3第一类附加应力的分布特点,3. 4. 2 平辊轧制时金属的应力及变形特点,1基本应力特点 2变形区内金属质点流动特点 3平辊轧制时，第一类附加应力的分布特点,3. 4. 3 棒材挤压时的应力及变形特点,1棒材挤压时的基本应力状态2 棒材挤压时的金属流动规律 3 棒材挤压时的附加应力,3. 4. 4 棒材拉伸时的应力及变形特点,1 棒材拉伸时的基本应力状态2 棒材拉伸时金属的流动规律 3 棒材拉拔时的附加应力,3. 5 塑性加工过程的断裂与可加工性,3. 5. 1 塑性加工中的常见裂纹3. 5. 2 金属断裂的物理本质 3. 5. 3 塑性-脆性转变3. 5. 4 金属的可加工性,更多资料请到 天天学习网 免费下载,
