金属塑性成形原理指导书.doc

《金属塑性成形原理》实验指导书 广东工业大学材料与能源学院 2005年9月 目 录 实验一 金属力学性能分析与真实应力应变曲线……3 实验二 确定金属薄板塑性应变比实验 ……………8 实验三 镦粗不均匀变形和变形力试验 ……………13 实验四 板料塑性成形的应变测定试验 ……………15 实验一 金属力学性能分析与真实应力应变曲线 一、目的 通过拉伸试验确定金属薄板的力学性能，如弹性模量（E）、屈服应力（σs）、抗拉强度（σb）、屈强比（σs/σb），均匀延伸率（δu）、总延伸率（δk）、应变硬化指数（n）、并绘制硬化曲线。 二、设备及工具 LJ—1000拉力试验机、千分尺、游标卡尺、直尺、标示工具等。 三、试验步骤和实验数据记录 查找相关书籍，了解金属材料在拉伸时载荷——伸长曲线变化的规律，了解反映金属材料机械性质的相关参数的含义。 准备试样，做好标记 可以使用图1、图2中所示两种形状试样中的任一种。应在金属薄板平面上与轧制方向成0°、45°和90°三个方向切取试样。 试样厚度应当均匀，在标距长度内厚度变化不应大于0.01mm时，应不大于公称厚度的1%。 切取样坯和机加工试样时，应防止因加工硬化或热影响而改变材料的性能。 可用维氏金刚石压头或其它工具刻划标距点。标距点应位于试样的轴线上，并对称于平行长度部分的中心。 图1 1号样 图1 2号样 表一： 参数 第1次 第2次 第3次 ※ t ※ b ※ ¤ 测量试样拉伸前的相关参数的实验数据，填入表一。 按“回退”按钮，移动平台，调整上下夹头间的距离。 将试样放入试验机上下夹头内，并将其夹紧，调整好测力刻度和载荷——伸长曲线记录装置。夹头的移动速度应在0.5~20mm/min范围内，并应保持加载速度恒定。 按“拉伸”按钮加载，对金属试样进行拉伸，测量并记录拉伸过程中的相关参数的实验数据，填入对应表格。注意测量并记录产生屈服时的载荷Fs或F0.2、和最大载荷Fmax。 从试验机上取出上下夹头，将其松开并拿出试件，测量并记录相关实验数据，填入对应表格。 表二： ¤ ΔL ¤ F ¤ ΔL ¤ F ¤ ΔL ¤ F ¤ ΔL ¤ F 四、数据处理 根据测得的实验数据并参考实验绘制的载荷——伸长曲线，进行数据处理，便可确定板材的E、σs、σb、σs/σb、δu、δk 1、确定板材E、σs、σb、σs/σb、δu、δk 1.1 E由下列式子确定 在金属薄板拉伸过程中的弹性变形阶段的某一时刻，读取的F和ΔL代入下列式子： σ= ε= E=σ/ε 式中L0——试样原始标距长度 ，mm； A0 ——试样原始横截面积，mm2。 1.2 σs、σb及σs/σb由下式确定： σs=或σ0.2=（MPa） σb=（MPa） 式中Fs——屈服时的载荷 ，N； F0.2——相对伸长为0.2%时的载荷，N； Fmax——拉伸最大载荷，N； A0 ——试样原始横截面积，mm2。 1.3 δu及δk由下式确定： δu= δk= 式中 ——试样原始标距长度，mm； ——试样产生细颈时的标距长度，mm； ——试样断裂时的标距长度，mm。L（σ-ε）曲线 横坐标变换为对数应变 ∈=ln= lnln(1+ε) （1） 纵坐标变换为真实应力 （2） 式中 ∈——对数应变（真实应变）； ε——相对应变，ε=△L/L0； △L——试样标距的伸长，mm； S——真实应力，N/mm2； σ0——名义应力，N/mm2； 绘制方法如下：在拉伸曲线的横坐标取若干个△L，再找到相应的载荷F值，亦可取表二中的成对的F和△L，根据式（1）和式（2）计算出相应的S和∈值，即可绘制出加工硬化曲线（产生细颈前的均匀拉伸阶段）。 3、求硬化指数n值 多数金属材料的真实应力——真实应变关系为幂指数函数形式： S=B∈n （3） 式中 S——真实应力，N/mm2; ∈——真实应变； B——与材料有关的系数， N/mm2; n——应变硬化指数。 将式（3）两边取对数，有 ∈ （4） 根据硬化曲线，用线性回归方法便可计算其斜率，即n值。 下面介绍一种确定n值的简便方法。可从表二中取出的两对的F和△L，或在拉伸曲线上取两点（F1，△L1