Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,Lesson Eight,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Lesson Eight,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,金属塑性变形实际,第八讲,Lesson Eight,张贵杰,Zhang Guijie,：0315-2592155,河北理工大学金属资料与加工工程系,Department of Metal Material and Process Engineering,Hebei Polytechnic University,Tangshan 063009,第五章 塑性变形的不均匀性,主要内容,Main Content,变形不均匀的根本概念,变形不均匀的缘由及防止措施,剩余应力,5.1 变形不均匀的根本概念,均匀变形与不均匀变形,根本应力与附加应力,研讨变形分布的方法,均匀变形与不均匀变形,均匀变形,假设变形区内金属各质点的应变形状一样，即它们相应的各个轴向上变形的发生情况，开展方向及应变量的大小都一样，这个体积的变形可视为均匀的。,均匀变形的特点,变形前体内的直线和平面，变形后依然是直线和平面；,变形前彼此平行的直线和平面，变形后依然坚持平行；,任何一个二阶曲面变形后仍为二阶曲面，其中变形前的球体于变形后变为椭球体；,两个几何类似且位置类似的单元体，于变形后仍坚持几何类似。,均匀变形,均匀变形的条件：,变形物体的物理性质必需均匀且各向同性；,整个物体任何瞬间接受相等的变形量；,接触外表没有外摩擦，或没有接触摩擦所引起的阻力；,整个变形体处于工具的直接作用下，即处于无外端的情况下。,要全面满足以上条件，严厉说是不能够的，因此，不均匀变形是绝对的。例如，挤压或拉伸棒材的后端凹入；平砧下镦粗圆柱体时出现的鼓形，板材轧制时易出现舌头和鱼尾等均阐明变形体横断面上延伸都是不均匀的。这对产质量量及实现加工过程有着艰苦影响。因此必需对不均匀变形规律加以研讨，以便采取各种有效措施来防止或减轻其不良后果。,单鼓形,双鼓形,轧件头尾凸形,轧件头部镰刀弯,磨损后的凹形轧辊上轧制矩形坯的情形,根本应力与附加应力,金属塑性变形时变形物体内变形的不均匀分布，不但能使物体外形歪扭和内部组织不均匀，而且还使变形物体内的应力分布也不均匀。此时，除根本应力外，还产生附加应力。,根本应力,由于外力作用所引起的应力叫做根本应力，表示这种应力分布的图形叫做根本应力图。或物体在塑性变外形状中，完全根据弹性形状所测出的应力叫做根本应力。,附加应力,由于物体内各处的不均匀变形遭到物体整体性的限制，而引起在其间相互平衡的应力叫做附加应力,任务应力,任务应力是处于应力形状的物体在变形时用各种方法实测出来的应力，其分布图为任务应力图。,当物体的变形绝对均匀时，根本应力图与任务应力图一样。,而当变形呈不均匀分布时，任务应力等于根本应力与附加应力的代数和。,挤压时金属流动(a)及纵向应力分布(b)、(c),图(b)附加应力较小时(c)附加应力较大时,实线为根本应力，虚线为附加应力，点划线为任务应力,在凸形轧辊上轧制矩形坯的情形,剩余应力,该当明确，根本应力是在外力作用下与瞬时加载(或卸载)所发生的弹性变形相对应，故当外力去除后这部分弹性变形恢复，根本应力便立刻消逝。,而附加应力，是在不均匀变形受物休整体性妨碍而发生的、在物体内自相平衡的内力(与此内力相对应便在物体内呈平衡存在弹性变形或畸变)，并不与外力发生直接关系，所以当外力去除，变形终止后，仍继续保管在变形物体内部。,这样，在塑性变形终了后仍保管于物体内的自相平衡的应力称为剩余应力。,在金属整体性的妨碍下，在趋向产生较大变形的金属层中要产生附加压应力，而在趋向产生较小变形的金属层中，就产生附加拉应力。,附加应力的分类,按宏观级、显微级和原子级的变形不均匀性可把附加应力分为下述三种：,第一种附加应力，在变形物体的大部分体积之间由不均匀变形所引起的彼此平衡的附加应力。上述图示的例子即属于此类。,第二种附加应力为在变形物体内两个或几个相邻晶粒之间由不均匀变形所引起的彼此平衡的附加应力。,第三种附加应力为在滑移面附近或在滑移带中由各部分彼此之间平衡起来的晶格畸变所引起的附加应力，也就是说在一个晶粒内由于变形不均所引起的附加应力。,溶质原子与位错间的交互作用,刃型位错周围的应力场,挤压时金属流动(a)及纵向应力分布(b)、(c),此法的本质是根据再结晶退火后的晶粒大小，与退火前的变形程度的关系，来判别各部位变形的大小。,变形前体内的直线和平面，变形后依然是直线和平面；,溶质原子与位错间的交互作用,平面坐标网可以是延续的或分开的。,要全面满足以上条件，严厉说是不能够的，因此，不均匀变形是绝对的。,在金属整体性的妨碍下，在趋向产生较大变形的金属层中要产生附加压应力，而在趋向产生较小变形的金属层中，就产生附加拉应力。,变形越大，再结晶后晶粒越小。,例如，挤压或拉伸棒材的后端凹入；,这种方法是于变形前在试样的外表上或内部的剖面上用某种方法刻上坐标网，变形后丈量和分析坐标网的变化，确定变形物体各处的变形大小及分布。,高，接触表层的硬度那么较小，越接近外表的中心越小。,此时，除根本应力外，还产生附加应力。,此法的根本原理是：在冷变形情况下，变形金属的硬度随变形程度的添加而提高；,从图示中网格的变化看出镦粗时圆柱体变形的不均匀情况。,例如，挤压或拉伸棒材的后端凹入；,整个物体任何瞬间接受相等的变形量；,研讨变形分布的方法,网格法,硬度法,比较晶粒法,其他方法,网格法,它是研讨金属塑性加工中变形区内金属流动情况运用最广的方法。这种方法是于变形前在试样的外表上或内部的剖面上用某种方法刻上坐标网，变形后丈量和分析坐标网的变化，确定变形物体各处的变形大小及分布。其本质是察看变形前后，各网格所限定的区域金属几何外形的变化。,从图示中网格的变化看出镦粗时圆柱体变形的不均匀情况。目前网格法可作定量分析。,组合圆柱体的镦粗时网格的变形,在用网格法研讨金属的变形分布时可把网的每个单元看作是变形区的单元，在整个变形过程中接受均匀变形。坐标网可以是立体的，也可以是平面的。平面坐标网可以是延续的或分开的。分开的坐标网的单元或者是正方形，或者是圆形。圆形在变形过程中变成椭圆形，此椭圆轴的尺寸和方向反映了主变形的大小和方向。,对正方形网格来讲，当其轴在变形前后一直与主轴重合时，那么此正方形于变形后变为矩形，此正方形的内切圆变为椭圆，此椭圆的轴与矩形的轴相重合。假设主轴的方向相对原来正方形的轴发生了变化，那么此正方形将变为平行四边形，此平行四边形的内接圆为椭圆形，此椭圆的轴与新的主轴相重合。,坐标网的方格变化情形,金属经过凹模挤压的变形分布,硬度法,此法的根本原理是：在冷变形情况下，变形金属的硬度随变形程度的添加而提高；从图示可见，中心部分的硬度最,高，接触表层的硬度那么较小，越接近外表的中心越小。在中心部分的同一层上，靠试样中部硬度比最外部边部大。这正好阐明镦粗时三个区的存在。,圆形在变形过程中变成椭圆形，此椭圆轴的尺寸和方向反映了主变形的大小和方向。,磨损后的凹形轧辊上轧制矩形坯的情形,图(b)附加应力较小时(c)附加应力较大时,溶质原子与位错间的交互作用,在凸形轧辊上轧制矩形坯的情形,它是研讨金属塑性加工中变形区内金属流动情况运用最广的方法。,两个几何类似且位置类似的单元体，于变形后仍坚持几何类似。,接触外表没有外摩擦，或没有接触摩擦所引起的阻力；,或物体在塑性变外形状中，完全根据弹性形状所测出的应力叫做根本应力。,平砧下镦粗圆柱体时出现的鼓形，板材轧制时易出现舌头和鱼尾等均阐明变形体横断面上延伸都是不均匀的。,磨损后的凹形轧辊上轧制矩形坯的情形,此法的根本原理是：在冷变形情况下，变形金属的硬度随变形程度的添加而提高；,对于热变形，因该过程中发生了再结晶景象，就很难判别变形的分布。,比较晶粒法,此法的本质是根据再结晶退火后的晶粒大小，与退火前的变形程度的关系，来判别各部位变形的大小。变形越大，再结晶后晶粒越小。利用再结晶图，近似地得出变形体内各处的变形程度。此法也只能定性地显示变形分布情况。对于热变形，因该过程中发生了再结晶景象，就很难判别变形的分布。,其他方法,示踪原子法,光塑性法,云纹法,课后作业Homework,给出根本应力、任务应力、附加应力和剩余应力之间的区别和联络。,什么叫第一、第二、第三种附加应力？它们都是怎样产生的？,