变形不均匀原因及防止措施.ppt

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1、模锻变形的不均匀性主要内容MainContent变形不均匀的基本概念变形不均匀的原因减小变形不均匀的措施残余应力2021/8/1712021/8/172变形不均匀的原因接触面上的外摩擦变形区的几何因素工具与工件的轮廓形状变形体内部温度分布不均变形体的外端金属性质不均的影响2021/8/173接触面上的外摩擦在工具和变形金属之间的接触面上必然存在摩擦。由于摩擦力的作用，在一定程度上改变了金属的流动特性并使应力分布受到影响。外摩擦的影响下面以H/d＜2的圆柱体镦粗为例来说明。镦粗后：工件由圆柱形→单鼓形发生了不均匀变形这就是外摩擦所致2021/8

2、/175镦粗时的分区圆柱体镦粗时，由于接触面上有摩擦存在，在接触表面附近金属流动困难，圆柱形坯料转变成鼓形。在此情况下，可将变形金属整个体积大致分为三个区：Ⅰ区表示由外摩擦影响而产生的难变形区；Ⅱ区表示与作用力成45°角的最有利方位的易变形区；Ⅲ区表示变形程度居于中间的自由变形区。2021/8/176镦粗时摩擦力对变形及应力分布的影响2021/8/177外摩擦对应力分布影响外摩擦不仅影响变形，而且使接触面上的应力（或单位压力）分布不均匀，沿试样边缘的应力等于金属的屈服极限，从边缘到中心部分，应力逐渐升高。另外，沿物体高度方向由接触面至变形体的

3、中部，应力的分布是逐渐减小的，这是因外摩擦的影响逐渐减弱所致。即：离接触面越远，径向流动阻力越小，要使它变形所需的单位压力越小，其应力分布是逐渐减小的。2021/8/178带孔的玻璃锤头镦粗塑料实验2．f对应变分布的影响①接触表面边缘：径向流动阻力小，ε大中部：径向流动阻力大，ε小在接触表面的中部，f的影响最大，所受三向压应力最强，有可能完全没有变形，ε=0②中心面近接触表面：f影响大，ε小变形区中部：f影响小，ε大3．变形区的划分根据以上分析，常将镦粗时的物体分为三个变形区Ⅰ区：难变形区，与上下压头相接触的区域，f影响大，三向压应力强烈，金

4、属流动困难，ε≈0由于f的影响随离接触表面的距离而减弱，所以Ⅰ区大体上是一个圆锥体。Ⅱ区：易变形区（大变形区）①Ⅱ区受f的影响小，金属流动阻力↓，径向扩展↑②由于Ⅰ区的楔入作用，促使周围质点流动阻力↑，向四周移动。③Ⅱ区处于45°的有利方位(最短法线）Ⅲ区：小变形区变形量介于Ⅰ区与Ⅱ区之间远离接触表面，受f影响小，变形较为自由，故称为自由变形区如图，可见：中间变形最大，加工硬化显著，硬度↑此时，Ⅱ区几乎耗尽了自身的塑性，处于脆性状态，若继续变形便会破裂。所以要重新加热以消除加工硬化。冷镦粗过程是：加热→镦粗→加热→镦粗→…...①Ⅲ区f影响小

5、，可自由变形，同时又受到Ⅱ区的扩展作用。εⅢ＞εⅠ②Ⅲ区不处于45°有利方位，其变形主要取决于Ⅱ区对它的推挤。εⅢ＜εⅡ网格变形不大。从图可明显看出三个变形区的变形情况，与理论分析相符合。C•A2021/8/1714侧面翻平变形物体在压缩时，由于接触摩擦的作用，在出现鼓形的同时，还会出现侧表面的金属局部地转移到接触表面上来的侧面翻平现象。2021/8/1715圆柱体垂直剖面上坐标网格在镦粗过程中的变化随着压下率的增加，ab部分由侧表面逐步地转移到端面上来。镦粗时毛坯高度不断降低，侧表面面积不断减少，2端面面积随着半径增大而增加端面半径增大使得

6、侧面积变大。侧面翻平现象发生在侧表面面积的减小量大于接触面面积的增加量的时候。如果接触面面积增加量大于侧面的减小量时，则因新的接触面的形成将不再吸收侧面的多余面积。2021/8/1716由此可见，物体在压缩时接触面积的增加，可由接触表面上金属质点滑动和侧面质点翻平两部分组成。侧面金属翻平量的大小取决于接触摩擦条件和变形物体的几何尺寸。接触面上的摩擦越大，接触面上的金属质点越不易滑动，因而侧面金属转移上来的数量就越多。试样的高度越大，侧面金属越易于转移到接触表面上来。当试样的高度大于直径时，接触面积的增加将主要是由侧面金属的转移所造成。2021

7、/8/1717翻平宽展鼓形宽展2021/8/1718粘着现象实验结果表明，圆柱体金属在镦粗过程中，若接触摩擦较大和高径比H／D较大时，则在端面的中心部位有一区域，在此区域上金属质点对工具完全不产生相对滑动而粘着在一起。此现象称为粘着现象。此粘着在一起的区域称为粘着区。此粘着现象也影响到金属的一定深度，这样就构成了以粘着区为基底的圆锥形或近似圆锥形的体积，此体积称为“难变形区”。影响因素：a)f↑，粘着区↑,金属移动阻力↑，不易滑动，侧面翻平↑b)H/d↑，粘着区↑两个极端：f↑↑，H/d↑↑可能发生完全粘着，没有滑动，接触表面的增加完全靠侧面

8、翻平。f↓↓，H/d↓↓无粘着区⑤侧面开裂2021/8/1720难变形区2021/8/1721变形区的几何因素在金属塑性加工中存在着外摩擦，变形的不均匀分布情况与变