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[资料] 锻压技术:挤压变形时的应力与应变

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发表于 2011-7-12 22:17:08 | 显示全部楼层 |阅读模式

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一、挤压变形时金属的流动
" @$ b1 O/ a$ j  d' v% l实际生产发现正挤压铝质零件端部出现很深的缩孔,缩孔是挤压产品质量问题之一,从提高产品质量出发,应分析这些事实,找出防止和消除的办法。为此,我们应对冷挤压时金属的流动进行研究。* J2 D# s" v2 B1 n7 X
研究金属变形和应力的方法很多,目前应用的方法有坐标网法、模拟实验法、硬度实验法、光塑性法和密栅云纹法。下面介绍这些方法。
+ p$ i# P& o" P' K1.坐标网法。坐标同法是一种应用广泛的方法.如图l-5所示,把毛坯剖成两块半圆柱体,其中一块刻有坐标网(图1-6b),网格尺寸3×3毫米2,另一块表面光滑、平整(图1-6C)。为了便于分开拼合面。在两个半圆拼合面上涂有润滑剂。某些对表面刻痕敏感性的材料,最好把试样表面抛光,涂上感光膜,再覆上正确的坐标网底片,经感光、冲洗后,得到精细的坐标网。然后把两个圆柱(图l-6a)放人凹模中挤压,可以从挤压后刻有坐标网的半块金属上,看出变形大的区域、变形流动困难的区域及变形不均匀的状态。
6 v! P" L/ g( \% n 0712121329091950.jpg 9 X6 O# B5 p* O  V3 y3 E2 |
图1-6 毛坯上刻的坐标网3 T0 J: ^* C7 S0 v
(a)粘合在一起的毛坯(1,2)(b)剖切面上刻有坐标网半块毛坯(1)5 C& Q. ~& V% ]7 B4 [2 n
(c)剖切平面光滑的半块毛坯
4 Z* ?1 N9 ^! k. M4 g0 A( f' n2.模拟试验法:它是用望趔整进行模拟试验来研究金属的流动情况。这种塑料体由黄蜡、凡士林及白垩按9:18:73的比例混合而成。试样分别以不同的颜色分层制成。挤压后将试样沿对称面切开,由分层的位置变化来观察变形的情况。图1-7就是试验后的塑料体试样。当然,由于金属的物理性能和塑料体的不一样,对塑料体进行挤压的结果与金属挤压时的流动情况不可能完全相同,因此这种方法仅能用作模拟试验。  C8 u( `1 m" `. N+ W- V% z
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, o% |, b' g0 g图1-7 塑料体挤压流动/ S1 j' m8 o+ B/ l5 P
3.硬度试验法:在冷变形时,金属的硬度是随变形程度的增加而增加的,所以只要知道变形种部分硬度的变化,就可以大体上了解变形的数值以及变形不均匀分布的情况。图1-8所示,为钢零件用不同方法冷挤压后各部分硬度变化的情况。' c* G& G$ k9 ]  D9 @8 i) c$ |
0712121328136961.jpg   x4 Y1 J& I9 H) n3 [& W
图1-8用硬度试验法研究钢零件的变形分布
7 ]) D, X9 m' J) f左—反挤压  中—正挤压实心件 右—正挤压空心件. A) d5 c6 w3 B/ M/ R. l, h9 c$ M
4.光塑性法:目前研究塑性变形体内应力分布情况的主要方法是光学分析法。它利用偏振光(或称偏极光)透过各向同性的变形试样以产生各种彩色的线条,借以观察试样内应力的分布情况。光塑性法基本上和实验应力的光弹性法一样,不过光塑性所用的材料,除了须符合一般光弹性测量的要求外,还要能适用于塑性变形试验,这就要求具有好的透明度、光学性能以及在机械性能上的各向同性和易于机械加工,同时要在温度变化不大时光学性能和机械性能稳定,能有较大的塑性变形。常用的材料有赛璐珞、树胶、松脂酸等。
5 U' y' E: D' _! N  u5.密栅云纹法:密栅云纹法是利用已制好的高精度的密栅板,用照相考贝等方法翻印在胶片上制成密栅片,将此胶片粘贴在试样上作为试件栅,另gFW印在玻璃片上作为基准栅。云纹试验也可以在金属材料上进行(用化学腐蚀或光在材料上刻出云纹),也可以用其他材料制作模型进行试验,然后再按相似理论推算出实物上的应力与应变。3 w) i9 t6 Z7 B2 j+ @
二、挤压变形时的与应变6 U7 ^; l- p6 z
凸模作用在金属材料上给面坯料以压制,凹模阻止金属坯料向四周流动,也给金属坯料一个压力。毛坯在凸模的作用下只有向凹模孔口(图1-9a)流出(正挤压),或沿凸、凹模之间的间隙流动(图1-9b,反挤压)。此外,由于金属流动与凹模有相对运动,产生阻止金属流动的摩擦力。在这种情况下,金属要从凹模孔口或沿凸、凹模间隙流动,凸模势必要施加更大的压力,以克服摩擦力和金属抗力。8 \5 U6 d2 }3 R8 k% ?3 ~+ E
挤压时,变形区内任意一点的应力状态和应力状态,都可用主应力图和主应变图来表示。由上分析可知,挤压变形区内的基本应力状态皆为三压应力,但在变形区的不同区域,应力和应变的顺序是不同的。下面分区进行研究。4 \" q0 m& a1 p
对于实心件正挤和杯形件反挤时,假定摩擦小,毛坯高径比较小,根据变形力学可以把变形区分为两个截然不同的区域,如图1-9所示。
# R9 O$ q  v& b# C1 A; L实心件正挤时(图1-9a),区域1是直接受压缩区,它的变形和环形毛坯在封闭模腔中镦粗相似,受三向不等的压应力,应变为两向压应变一向拉应变。而区域2的变形却与用子午线圆轴相似,仍受三向压应力,轴向为拉应变,切向、径向为压应变。
) D# `+ E/ k2 l& B9 T" Y杯形件反挤时(图1-9a),区域1是直接受压缩区,与圆形毛坯在两平板间镦粗相似,受三向不等的压应力,应变为两向拉应变一向压应变。区域3是间接受压缩区,它受三向压应力,应变为两向压应变一向拉应变。1 O8 K( ?- ^* L3 p1 G: I
0712121327446310.jpg : k& V! {0 h9 T; {% C# q# W
图1-9  挤压变形时金属的应力与应变) o6 y+ Z9 ^/ f6 Z! }* w6 E* Y
这样的应力与应变状态有利于提高金属的机械性能,降低由于材料内部缺陷引起的破坏。此外可用低塑性、低强度金属代替高强度金属。
" C6 P! F9 h: V0 m8 X5 ?文章关键词: 锻压
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