塑性加工原理

1、塑性加工原理第一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1軋制壓力的概念軋制壓力：是指測壓儀在壓下螺絲下實(shí)測的總壓力。即軋件給軋輥的總壓力的垂直分量。作用：使軋件產(chǎn)生塑性變形第二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.1軋制壓力P與單位壓力p 的關(guān)系 在確定軋件對軋輥的總壓力時(shí)，首先應(yīng)考慮接觸區(qū)內(nèi)軋件與軋輥間力的作用情況。 在變形區(qū)任取一微分弧ds，其上作用著軋輥給軋件的單位壓力p和單位摩擦力t則：x第三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.2研究單位壓力p的意義1）通過研究p在接觸弧上的分布規(guī)律，從而得出P的分布規(guī)律。2）是工藝設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)第四張，PPT共四十六

2、頁，創(chuàng)作于2022年6月4.1.3確定p的方法1）理論法：建立在理論分析的基礎(chǔ)上（確定變形區(qū)內(nèi)p的分布形式和大?。糜?jì)算公式（工程法或平截面法）確定p；本章主要介紹。第五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2）實(shí)測法：借助于壓力傳感器，把壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過放大或直接送往測量儀器把它記錄下來，用實(shí)測的軋制總壓力除以接觸面積，求出平均單位壓力p；第六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3）經(jīng)驗(yàn)公式和圖表法：根據(jù)大量的實(shí)測統(tǒng)計(jì)資料，進(jìn)行一定的數(shù)學(xué)處理，建立經(jīng)驗(yàn)公式或圖表。第七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2卡爾曼（T.Karman）單位壓力微分方程及A.采利柯夫

3、解第八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.1 T.Karman單位壓力微分方程的導(dǎo)出1.假設(shè)條件1）軋件材質(zhì)均勻，變形均勻且B = 0；2 ）單位摩擦力t 沿接觸弧均勻分布且 f = C；3）忽略軋輥的彈性壓扁和軋件的彈性變形；4）主應(yīng)力方向與軋件的長、寬、高方向一致，且123；其中2 =（1+3）/ 2，故塑性方程為1-3 = K（K：平面變形抗力）。第九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.單位壓力微分方程的導(dǎo)出如圖在后滑區(qū)取一微分體abcd，其厚度為dx；高度由（2y+dy） 變化到2y；寬度為B，弧長近似為弦長，弧ab弦ab=dx/cos為研究此微分體的力平衡條件

4、，將力全部投影X軸上，則：X第十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.2.2 求解（t、dy與dx、邊界上的單位壓力的情況）1）無張力（x=0 )時(shí)： pH = KH ; ph= Kh2）有張力(x=- qH 或 -qh)時(shí)： pH = KH - qH; ph = Kh - qh（1）假設(shè)條件邊界條件：用于說明邊界上（x=0、x=l）的約束情況的條件。由 p -x = K 知第十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月接觸弧方程假設(shè)1）把圓

5、弧面看成平面；以平面方程代圓弧方程。(stone,y=a)2）把圓弧看成直線；以弦代弧。(采利柯夫,y=ax+b)3）把圓弧看成拋物線；以拋物線代弧。(Sims,y=ax2+bx+c)4）仍是圓弧，改用極坐標(biāo)。(BlandFord)第十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月軋件與軋輥 間的摩擦假設(shè)1)干摩擦理論：假設(shè)在整個(gè)變形區(qū)接觸面上，軋件對軋輥全滑動(dòng)且服從于庫侖摩擦定律， 即 t = f p，f = C。2)定摩擦理論：假設(shè)在整個(gè)變形區(qū)接觸面上，摩擦力是常數(shù)，即t = s= C。第十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3)液體摩擦理論：假設(shè)在整個(gè)變形區(qū)接觸面上，形成液體摩擦，

6、軋件對軋輥完全滑動(dòng)，且符合牛頓液體摩擦定律，t = dvx/ dy。4)非恒定摩擦理論：變形區(qū)內(nèi)摩擦系數(shù)并非恒定不變，而是單位壓力的函數(shù)， 即 f = v（p）。第十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5)混合分區(qū)摩擦理論：在變形區(qū)接觸面上，存在著不同的摩擦狀態(tài)區(qū)域，則每個(gè)區(qū)域采取不同的摩擦規(guī)律。第十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）采利柯夫解1.假設(shè)條件 ：1）摩擦規(guī)律：t = f p 且f = C2）邊界條件：K=C，考慮了張力q3）接觸弧方程：以弦代弧，y = a x + b4）塑性方程：1 -3=K，即 p-x=K第十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月

7、 2.公式:第二十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.3. 影響單位壓力的主要因素1.變形抗力s 的影響s ，p。凡是影響變形抗力s 的因素都影響單位壓力p.第二十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1）影響變形抗力的主要因素（1）化學(xué)成分和顯微組織的影響在較低的溫度下隨著鋼中含碳量的增加，鋼的變形抗力升高。溫度升高時(shí)其影響減弱。一般，鋼中的合金元素使金屬的變形抗力增加；晶粒越細(xì)小，變形抗力越大；夾雜物會(huì)使變形抗力升高，鋼中有第二相時(shí)，變形抗力也會(huì)相應(yīng)升高。第二十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月隨溫度的升高，由于降低了金屬原子間的結(jié)合力，金屬的變形抗力降低（2）變

8、形溫度的影響 第二十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）變形速度的影響隨熱軋時(shí)變形速度增加，變形抗力升高。原因: 熱軋時(shí)，變形速度的升高，回復(fù)和再結(jié)晶進(jìn)行的不完全。而冷軋時(shí)，由于沒有再結(jié)晶，不存在回復(fù)及軟化現(xiàn)象，變形速度對變形抗力的影響小。第二十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 變形速度對碳鋼變形抗力的影響壓下率：-50；-10；-2第二十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）變形程度的影響冷軋時(shí)，隨變形程度增大， 加工硬化程度加強(qiáng)，變形抗力增加。熱軋時(shí)，隨變形程度的升高，變形抗力變化程度較小。一般隨變形程度增加，變形抗力稍有增加。第二十六張，PPT共四十

9、六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.壓下率的影響 ，p。 途徑1） h ，l ，金屬流動(dòng)阻力，變形附加抗力， p。2） H，外摩擦影響加強(qiáng)，變形附加抗力， p。第二十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 軋件厚度H（h）的影響H（h），變形滲透，p。 第二十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.輥徑D的影響D，p 。D，l ，金屬流動(dòng)阻力，變形附加抗力， p。第二十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月5.摩擦的影響f，p。f，金屬流動(dòng)阻力，變形附加抗力， p。凡是影響f的一切因素，都影響著p。第三十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月6.張力q的影響張力q ，p

10、。q，金屬流動(dòng)阻力， p 。第三十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 Karman的采利科夫解反映了工藝因素、摩擦力（系數(shù)）、輥徑D、軋件厚度、張力及變形抗力對單位壓力p的影響。公式?jīng)]考慮加工硬化，變形區(qū)內(nèi)粘著的現(xiàn)象。以直線代替圓弧只有對冷軋薄板時(shí)比較接近，此時(shí)弧弦差別較小，同時(shí)冷軋薄板時(shí)粘著現(xiàn)象不太明顯。適用于冷軋薄板。第三十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.4 Orowan單位壓力微分方程及D.R.Bland和Sims壓力公式4.4.1 Orowan單位壓力微分方程1.假設(shè)條件：1）B=0 即平面變形；2）接觸弧上各點(diǎn) fC ；當(dāng)單位摩擦力 t s 時(shí)，產(chǎn)生滑移；當(dāng)

11、 t=s （剪切應(yīng)力） 時(shí)，產(chǎn)生粘著。熱軋時(shí)存在粘著。第三十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3）沿軋件高度方向變形不均勻， 用s 代替單位摩擦力 t4）高向的水平應(yīng)力分布不均，用水平應(yīng)力x 的合力Q代替x 。第三十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月整理后得微分方程：根據(jù)假設(shè)，由X軸方向力平衡得 orowan 單位壓力微分方程在變形區(qū)取單位圓弧微分體，受力分析如右圖，第三十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.4.2 Orowan微分方程與Karman 微分方程的異同相同點(diǎn)：都采用平面變形假設(shè)，B=0不同點(diǎn)：1） 假設(shè)條件： 對于摩擦的認(rèn)識(shí)不同。Karman：干摩

12、擦理論，t = f p 且f = COrowan：接觸弧上各點(diǎn)fC，當(dāng)單位摩擦力t s （剪切應(yīng)力）時(shí)，產(chǎn)生滑移;當(dāng) t=s 時(shí)，產(chǎn)生粘著。第三十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2）力學(xué)圖示： Karman Orowan取平截面為微分單元體，建立直角坐標(biāo)，x、p為主應(yīng)力取圓弧面為微分單元體，建立極坐標(biāo)，、r為非主應(yīng)力第三十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3）塑性方程：Karman：1 -3=K，即p-x=KOrowan：（ - r）2 +42 r=K24）微分方程Karman：Orowan：第三十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 4.4.3 Bland-Fo

13、rd 軋制單位壓力公式1.假設(shè)條件：1）變形條件： B=0 即平面變形2）摩擦規(guī)律： t = f p 且 f = C3）邊界條件： KC，張力 q 04）接觸弧方程：圓柱方程5）塑性方程：1 -3= K ，即p-x= K 。第三十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.公式第四十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4.4.4 R.B.Sims 單位壓力公式1.假設(shè)條件：1）變形條件： B=0即平面變形，但、r非主應(yīng)力;2）摩擦規(guī)律： t =s ，發(fā)生粘著;3）邊界條件： K=C，張力q =0 ;4）接觸弧方程：拋物線方程;5）塑性方程：（ - r）2 +42 r= K2第四十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.公式第四十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月4. 5 M.D.Stone單位壓力微分方程及其單位壓力公式 1.假設(shè)條件：1）變形條件： B=0 即平面變形, p、x為主應(yīng)力2）摩擦規(guī)律： t = f p 且f = C