1、 18 第 六 章 材料的变形、流动与摩擦 返回目录 本章内容：塑性变形与流动规律，裂纹的产生，摩擦对变形的影响。 本章重点：预测速度场和位移场，了解应变场及形状尺寸变化，便于选工序设计模具。 第一节 最小阻力定律 定律：变形物体各质点向着阻力最小的方向移动 应用方法：调整阻力，合理充型（流动） 实际应用： 1) 开式模锻（飞边槽，圆角） 2) 拉深（拉深筋增加阻力） 3) 镦粗（最小周边法则，有摩擦时） 4) 拔长（拔长效率） 第二节 影响塑变和流动的因素 一 摩擦 无摩擦镦粗 放射形流动， 有摩擦镦粗 19 最小周边法则 环形：无摩擦镦粗 内外径均增加（放射形流动） 二 工具形状 形状不一
2、 流动阻力有差异 应用： 型砧制坯（效率高） 三 金属各部分之间的关系 形体 完整、连续，为保让其它整性，未变形区 变形区 总趋势：外端（未变形区）阻碍金属流动而变形区引起外端变 形和应力。 例：拔长，冲孔，弯曲 四 金属本身性质不均匀 成分：组织，温度。 变形抗力小的部位先发生变形。 应用：电热局部镦粗。 结论：全面考虑影响流动和变形的因素后再加以正确分析。 20 第三节 不均匀变形，附加应力与残余应力 一 不 均匀变形 均匀变形：变形前彼此平行的平面和直线 实现条件：均质，各向同性，等变形，无摩擦 实际：塑性变形都是不均匀，例： 镦粗圆柱 体 鼓形 高坯料镦粗 双鼓形 原因：接触摩擦。 实
3、质：不均匀流动 二 附加应力 定义：物质为维持其整体性，在不均匀变形后各部分之间产生相互平衡的应力 产生原因：不均匀变形 特点： 附加应力相互平衡成对出现。 定律：塑性变形时总是存在（变形总是不均匀） 影响： 1） 引起变形体应力状态变化，应力分布更不均匀 2） 提高了单位变形力产生 附加应力 时，消耗能量增加 3） 降低塑性，甚至破坏变形体 21 4） 造成形状歪扭，薄材：弯曲或波浪形 5） 形成残余应力，即变形结束后仍然存在 三 残余应力 定义：引起应力的外因去除后物体内仍残余的应力。 特点： 残余应力是弹性应力，小于屈服应力。 产生原因：不均匀变形（或其它） 影响： 1) 再次变形时应力
4、应变更不均匀 2) 缩短制品寿命 3) 使制品变形 4) 增加塑变抗力 消除方法： 1) 热处理：去应力退火 2) 机械处理法：表面变形 结论： 消除表面层的残余拉应力，利用表面层的残余 压应力。 第四节 金属的断裂 裂纹内部表面 必须防止 22 一 断裂的物理本质 （一） 基本类型 一般韧性断裂完全韧性断裂切变断裂韧性断裂晶间断裂穿晶断裂多晶晶面指数低的晶面解理断裂单晶脆性断裂,:（二） 微裂纹的形成机理 微裂纹 扩展 断裂 微裂纹 位错运动和塞积微裂等夹杂气孔原有缺陷 , 位错塞积，位错反应，位错消毁 塑性迅速扩展不能松驰塑性差松驰使微裂纹尖端钝化塑性好的材料通过塑变., 应力状态拉应力使
5、裂纹迅速扩展压应力抑制裂纹发展 23 二 塑性加工中金属的断裂 a) 周向拉裂 b) 锻造 +字裂纹 穿晶断裂 c) 锻圆坯中心纵裂（中心拉应力） d) 拔长心部裂纹 （中心拉应力 e) 角裂（角部温度降低，阻力增大变形小而产生 + ） f)挤压裂纹 ：变形不均匀 心部不受压，外部小受拉。 g) 拉拔裂纹：变形未深入到心部，外部变形大受压，心部未变形受拉 。 第五节 摩擦和润滑 一 塑性成形时摩擦的特点及影响 工具与金属间接触且相对运动 摩擦力 （一） 特点： 1) 高压（ 5002500Mpa） （ 机械的弹性压力仅为 20 40Mpa） 2) 接触面大 （ 弹性约为 1 5 塑性24 30
6、 95 ） 3) 高温（ 800 C1200 C） 4）变化（不断有新的摩擦面产生，总的接触面也变化） （二） 影响 ： 1）改变物体 的应力状态，增加变形阻力，增加变形能量 2） 引起不均匀应力， 产生附加应力和残余应力 3）降低模具寿命 但模锻利用飞边阻力 ， 有利 于 充满 二 分类及机理 分类 半流体摩擦半干摩擦流体摩擦边界摩擦干摩擦机理 （学说）分子吸附学说表面凹凸学说 25 三 塑性成形时摩擦力计算 1 库伦摩擦条件： n （ K） 应用：三向压应力小，变形量小，冷成 形 2 最大摩擦条件（按触表面间无相对滑动） SSK 577.05.02 应用：热变形 3 摩擦力不变条件 S （
7、 2 ） 应用： (简化计算 ,介于库伦和最大之间 )， 挤压，大变形镦粗，模锻等（三向压力大） 四 影响摩擦系数的因素 1） 金属本身 2）工具表面状态 3） 变形温度 4） 变形速度 26 5） 接触面上单位压力 五 摩擦系数测定方法 夹钳轧制法：根据力平衡来计算 圆环锻粗法：利用塑性理论做出标定曲线，然后将测试标曲线比较而得出 六 塑性成形时的润滑 作用：降低摩擦力 减少磨损 防止粘结 表面光洁 冷却 减少变形不均匀 （一） 对润滑剂要求 耐压 耐温 冷却 无腐蚀 无毒无害 使用方便 价廉 （ 二） 常用润滑剂 无机盐珐琅玻璃二硫化钼石墨固体油液体,:27 （三） 添加剂 油性剂（减小摩擦），极压剂，抗磨剂（减小磨损），防锈剂 （四） 表面磷化 皂化处理 钢的冷挤压常用 七 不同塑性加工条件下的摩擦系数（略，见相应表格） 1）热锻 2）磷化后的冷锻 3）热挤 4）热轧 5）拉拔 返回目录
