金属塑性成形原理指导书

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1、《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16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……………1516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

2、数据记录1、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。2、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11号样16图12号样表一：参数第1次第2次第3次※t※b※¤1、测量试样拉伸前的相关参数

3、的实验数据，填入表一。2、按“回退”按钮，移动平台，调整上下夹头间的距离。3、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。4、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¤ΔL16¤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

4、，进行数据处理，便可确定板材的E、σs、σb、σs/σb、δu、δk1、确定板材E、σs、σb、σs/σb、δu、δk1.1E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。1.2σs、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。1.3δu及δk由下式确定：δu=16δk=式中——试样原始标距长度

5、，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。2、绘制加工硬化曲线根据实验测得数据，在坐标网格纸上，以ΔL为横坐标，F为纵坐标，为一一对应的ΔL和F的值进行描点，拟合绘制金属板料拉伸时的F-ΔL曲线。比较拟合绘制拉伸F-ΔL曲线与试验时载荷——伸长曲线记录装置绘制的拉伸曲线异同。对试验得到的拉伸曲线（图3）进行坐标变换：图3拉伸F-△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；16△L——试样标距的伸长，mm；S——真实应力，N/mm2；

6、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

7、，△L1）和（F2，△L2），按式（1）和（2）换算得（S1，∈1）和（S2，∈2），分别代入到式（4）中，消去lgB项，便得（5）五、试验报告1、本试验的目的。2、设备及工具。3、试验用试样条件，试样材料、形状及尺寸。4、试验步骤和实验记录的数据。5、拟合绘制金属板料拉伸时F-ΔL曲线。并将其与试验时载荷——伸长曲线记录装置绘制的拉伸曲线，分析两曲线异同点，并说明原因。161、绘制加工硬化曲线。2、按公式计算出材料的性能：E、σs、σb、σs