轧钢理论-第二讲

第二讲塑性变形基本规律§2.1

体积不变定律弹塑性共存定律§2.2

最小阻力定律§2.3

移位体积与变形速度§2.4

不均匀变形§2.1体积不变定律

1体积不变定律及其方程

V0=VnV0——

变形前金属的体积Vn——变形后金属的体积

HBL=hblF0L=Fnl2体积不变定律的应用：用于工程设计和生产计算，如计算轧机间距及轧件尺寸(P139例题)：弹塑性共存定律§2.2

最小阻力定律1、什么叫最小阻力定律？金属在塑性变形过程中，其每一质点将沿着阻力最小的方向移动。即做最少的功，走最短的路。

2、最小阻力定律的实验证明（见图10－1）3、最小阻力的方向：离截面周边最近的方向，即最短法线法则正方形断面变形模式

（a）（b）B-B剖面（c）4、最小阻力定律的实际意义用来分析压力加工中金属质点的流动规律流动方向）及掌握质点流动对产品和设备的影响例：为什么轧制时延伸大于宽展(图10-3)为什么轧辊D增大，宽展会增大，延伸会减小(见下图)轨辊直径不同时轧件变形区纵横方向阻力图（D′＞D，B′2＞B2）

§2.3移位体积与变形速度一、移位体积1、移位体积概念：金属塑性变形就是通过金属的某一部分体积的位置转移实现的，这种位置转移部分的金属体积叫移位体积。2、公式推导由HBL=hbl得3、应用实例(P142例题)二、变形速度1、概念：变形速度是变形程度对时间的变化率，它表示单位时间内产生的相对变形(应变)。注：工具的运动速度与变形速度是不同的概念。2、轧制变形速度计算公式各种压力加工的变形速度计算不同。轧制时平均变形速度公式有艾克隆德公式和采利柯夫公式，前者简便且计算精度较高，最常用。

(公式及推导)3、例题§2.4

不均匀变形1、不均匀变形的概念物体在高度和宽度方向上的变形都均匀，才能称为均匀变形。否则，就是不均匀变形。镦粗圆柱体所产生单鼓形和双鼓形，都是不均匀变形的外在表现。2、基本应力、附加应力及残余应力基本应力：由于外力作用而产生的应力。附加应力：由于物体内的不均匀变形受到物体整体性的限制，在其内部各部分之间产生的相互作用的应力称为附加应力。(图10-8)例：凸形辊轧制矩形断面轧件的附加应力。工作应力：是基本应力与附加应力的代数和。残余应力：塑性变形结束后，仍保留在变形物体内的附加应力。残余应力的危害：a降低金属的塑性、冲击韧性、疲劳强度等机械性能。b降低耐蚀性、导热导电性等物理化学性能。c使产品产生外观缺陷。热处理消除图10-8在凸形轧辊上轧制矩形坯产生的附加应力la—若边缘部分自成一体时轧制后的可能长度lb—若中间部分自成一体时轧制后的可能长度l—整个轧制后的实际长度2、不均匀变形产生的原因1)

接触面外摩擦的影响2)变形区几何因素的影响3)工具和变形体的轮廓形状影响4)变形体温度分布不均的影响5)变形金属性质不均的影响6)变形体外端的影响摩擦的影响(见图10-9)

摩擦影响的实质：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。

图10-9圆柱体镦粗时摩擦力对变形及应力分布影响

变形区的几何因素的影响

变形区的几何因子（如H/D、H/B等）是影响变形和应力分布很重要的因素。如镦粗或轧制时，H/D≤2时出现单鼓形、H/B＞2时出现双鼓形。

工具和变形体形状的影响

工具（或坯料）形状是影响金属塑性流动方向的重要因素。工具与金属形状的差异，会造成金属沿某一方向出现变形和应力分布不匀。(见下图及图10-11)

沿孔型宽度上延伸分布图

变形温度的影响

在同一变形物体中高温部分的变形抗力小，低温部分的变形抗力大。因此变形物体温度不均匀，必然引起变形的不同及附加应力的产生。(图10-12)

图10-121——高温部分；2——低温部分金属性质不均的影响

变形金属中的化学成分、组织结构、夹杂物、相的形态等分布不均会造成金属各部分的变形和应力分布差异。

外端的影响

外端（未变形的金属）对变形区金属的影响主要是阻碍变形区金属流动。

拔长时外端的影响

（a）（b）3、不均匀变形的后果1)单位变形力增大2)金属塑性降低3)产品质量下降