4.18 变形不均匀原因及防止措施.ppt

* * 变形区的几何因素 在金属塑性加工中存在着外摩擦，变形的不均匀分布情况与变形区几何因素(如H/d等)有密切关系。实验表明：镦粗圆柱体时，当试样原始高度与直径比H/d2.0时才发生上述的单鼓形不均匀变形。当坯料高度较大且变形程度甚小时(当H/d＞2.0时)，由于墩粗力的增加使得摩擦力变大。则往往只产生表面变形，而中间层的金属不产生塑性变形或塑性变形甚小，结果导致形成双鼓形。 * * 变形区分为四个部分： Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区与前相同 Ⅳ区：不变形区 H太大，两个易变形区相距很远，不能相交。 双鼓形 * * 工具与工件的轮廓形状 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。 * * 如图所示，在圆形砧或V型砧中拔长圆断面坯料时，工具的侧面压力使金属沿横向流动受到很大的阻碍，被压下的金属大量沿轴向流动，这就使拔长效率大大提高。当采用图c所示的工具时，则产生相反的结果，金属易于横向流动。 a b c * * 在许多情况下，当工具的形状已得到了严格的控制时，为获得变形均匀的产品，还必须要考虑原始坯料形状的影响。如果坯料的尺寸和形状的选择不当也会使物体产生不均匀变形。 * * 变形体内部温度分布不均 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。这样，在同一外力的作用下，高温部分变形量大，低温部分变形量小。而变形物体是一整体，限制了物体各部分不均匀变形的自由发展，从而产生相互平衡的附加应力。 * * 在变形体内因温度不同所产生热膨胀的不同而引起的热应力，与由不均匀变形所引起的附加应力相叠加后，有时会加强应力的不均匀分布，甚至会引起变形物体的断裂。 在热轧中常见到轧件轧出后会出现上翘或下翘现象，产生此现象原因之一就是轧件在加热炉中加热时由于下面加热不足，轧件上面温度高于下面温度，这样，在轧制时钢坯的上层压下率大，产生的延伸就大，下层压下率小，延伸也就小。结果轧出轧件向下弯曲。 * * 金属轧制时由不均匀变形产生的弯曲现象 * * 变形体的外端 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。在自由锻造中，除镦粗外的其他变形工序，工具只与坯料的一部分接触，变形是分段逐步进行的，因此，变形区金属的流动是受到外端的制约的。 拉深 2. 外端对应力、应变不均匀分布的影响 ① 外端使纵向不均匀减小，横向不均匀增加 以局部锻造为例讨论 a)沿高度方向的变形 无外端时 纵向：单鼓形 横向：单鼓形 有外端时 纵向：由于外端的作用，使变形强迫拉齐，不均 匀变形↓ 表层：ε小，产生纵向的σ附(+) 中部：ε大，产生纵向的σ附(-) 横向：表层：由于受纵向σ附(+)作用，使宽展△b↓ 中部：由于受纵向σ附(-)作用， 使宽展△b↑ b) 沿水平方向的变形 无外端时 ABCD → A?B ?C ?D ? 有外端时 近因为外端的拉齐作用 ABCD →A ??? ?B ? ?C ? ?D ? ? * * 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。例如，在受拉伸的金属内存在一团杂质，由于杂质和其周围晶粒的性质不同，出现应力集中现象，结果这种缺陷周围的晶粒必须发生不均匀变形，并会产生晶间及晶内附加应力。 * * 变形不均的防止措施 变形不均产生的后果 减轻变形不均的措施 * * 变形不均产生的后果 使单位变形力增大 当变形不均匀分布时，将使物体内部产生相互平衡的附加应力，使变形能量消耗增加，也使单位变形力增大。此外，当应力不均匀分布时，将使变形体内实际的应力分布情况与基本应力有很大不同，有时虽然作用着单向的基本应力，但工作应力却可能变成三向应力状态，此时也会使单位变形力增大。 * * 使塑性降低 在具有应力不均匀分布的变形物体内，当某处的工作应力达到金属的断裂强度时，则在该处将首先产生断裂，从而导致金属的塑性下降。 * * 使产品质量降低 由于变形的不均匀分布使物体内产生附加应力，若变形后物体的温度较低不足以消除此附加应力时，则在