實(shí)驗(yàn)二 金屬室溫壓縮的塑性及其流動(dòng)規(guī)律1

1、 實(shí)驗(yàn)二金屬室溫壓縮的塑性及其流動(dòng)規(guī)律、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握用液壓機(jī)進(jìn)行金屬室溫體壓縮的實(shí)驗(yàn)技能。2、分析室溫體壓縮時(shí)金屬塑性及其流動(dòng)規(guī)律。（包括最小阻力定律、摩擦對(duì)金屬流動(dòng)的影響）二、實(shí)驗(yàn)原理概論利用液壓壓力機(jī)，以簡(jiǎn)單加載的方式，可完成高塑性金屬材料的室溫體壓縮試驗(yàn)。這種物理模擬試驗(yàn)方法，能夠驗(yàn)證金屬塑性流動(dòng)的宏觀規(guī)律（最小阻力定律）以及接觸面上的外摩擦對(duì)塑性流動(dòng)的影響。金屬的塑性是金屬在外力作用下發(fā)生永久變形而又不破壞其完整性的能力。金屬的塑性加工是以塑性為前提，在外力作用下進(jìn)行的。金屬塑性的大小，以金屬塑性變形完整性被破壞之前的最大變形程度表示。這種變形程度數(shù)據(jù)稱(chēng)為“塑性指標(biāo)”或稱(chēng)為“塑性極

2、限”。但是，目前還沒(méi)有某種實(shí)驗(yàn)方法能測(cè)量出可表示所有塑性加工條件下共用的塑性指標(biāo)。金屬材料室溫壓縮試驗(yàn)法，也就是在簡(jiǎn)單加載條件下，其壓縮前后的試樣如圖所示。裂紋（b）出現(xiàn)裂紋后的試樣壓縮試驗(yàn)法的塑性壓縮率（8），其數(shù)值由下式確定:hhc二rx100%h0式中h一試驗(yàn)原始高度，mm;0h一試驗(yàn)壓縮至側(cè)面目測(cè)觀察出現(xiàn)裂紋時(shí)的高度，mm。1按塑性壓縮率（）的大小，材料可進(jìn)行如下分類(lèi)：=60%,為高塑性材料；=40%-60%,為中性塑性材料；=20%-40%,為低塑性材料。金屬塑性加工時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)規(guī)律可以應(yīng)用最小阻力定律分析。最小阻力定律可表述為：變形過(guò)程中，物體各質(zhì)點(diǎn)將向著阻力最小的方向移動(dòng)，即做

3、最少的功，走最長(zhǎng)的路。最小阻力定律實(shí)際上是力學(xué)質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)的普通原理，它可以定性地用來(lái)分析金屬質(zhì)點(diǎn)的流動(dòng)方向。它把外界條件和金屬流動(dòng)直接聯(lián)系起來(lái)，很直觀并且使用方便。當(dāng)接觸表面存在摩擦?xí)r，矩形斷面的試樣在體壓縮時(shí)的流動(dòng)模型如圖8-2所示。因?yàn)榻佑|面上質(zhì)點(diǎn)向周向流動(dòng)的阻力與質(zhì)點(diǎn)離周邊的距離成正比，所以離周邊的距離愈近，阻力愈小，金屬質(zhì)點(diǎn)必然沿這個(gè)方向流動(dòng)，這個(gè)方向恰好是周邊的最短法線方向。因此，可用點(diǎn)劃線將矩形分成2個(gè)三角形和2個(gè)梯形，形成了4個(gè)流動(dòng)區(qū)域。點(diǎn)劃線是流動(dòng)的分界線，線上各點(diǎn)至周邊的距離相等，各個(gè)區(qū)域內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)到各自邊界的法線距離最短。這樣流動(dòng)的結(jié)果，矩形斷面將變成雙點(diǎn)劃線所示的多邊形。繼續(xù)

4、壓縮，斷面的周邊將趨于橢圓。此后，各質(zhì)點(diǎn)將沿著半徑方向流動(dòng)。由于相同面積的任何形狀總是圓形周邊最短，因而最小阻力定律在壓縮中也稱(chēng)為最小周邊法則。金屬塑性變形的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程是不均勻的。從宏觀上講，主要是由于在壓力加工過(guò)程中坯料與工具的形狀一般是不一致的，另外還有不可避免的外摩擦作用，致使變形區(qū)內(nèi)金屬所受的應(yīng)力分布不均勻，在不同部分區(qū)間，變形起始的早晚、程度的大小、速度快慢等都不相同；如果坯料的變形溫度不均勻，同樣也會(huì)發(fā)生上述現(xiàn)象。從微觀上講，金屬結(jié)構(gòu)的本身就是不均勻的，這樣也必然引起變形的不均勻，如下圖所示。平錘間鐓粗矩形組合件時(shí)的塑性流動(dòng)規(guī)律及變形情況三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料1、實(shí)驗(yàn)設(shè)備：液壓壓力

5、機(jī)。2、模具：壓縮試驗(yàn)?zāi)＞摺?、試樣：低碳方鋼，硬鋁合金圓柱，5mmX50mmX50mm的鉛板。4、潤(rùn)滑劑，清洗劑，測(cè)量工具。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、采用5mmX50mmX50mm的鉛板，在鉛板上、下表面畫(huà)上5X5mm的方格。2、將10塊鉛板疊合，組成50mmX50mmX50mm的矩形試件。將試件在干凈平錘間進(jìn)行鐓粗至25mm的高度。觀察出現(xiàn)鼓形現(xiàn)象。3、取下試件，從上、下表面觀察表面摩擦現(xiàn)象和變圓的現(xiàn)象。4、將鉛塊分開(kāi)，并從中間剪開(kāi)每片試片，測(cè)量各點(diǎn)的壓縮數(shù)據(jù)，做好記錄。5、將平錘表面進(jìn)行潤(rùn)滑處理（采用硬脂酸鋅），重復(fù)2、3、4。6、取20塊上述鉛塊，組成100mmX50mmX50mm的矩形試件，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和分析。數(shù)據(jù)記錄下列表格：（干凈表面、機(jī)油、雙鼓形）1點(diǎn)2點(diǎn)3點(diǎn)4占丄八、5點(diǎn)6點(diǎn)7點(diǎn)8點(diǎn)9占U八、10點(diǎn)11點(diǎn)第1塊第2塊第3塊第4塊第5塊第6塊第7塊第8塊第9塊第10塊五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?nèi)容、原理及試樣材料、狀態(tài)與潤(rùn)滑條件。2、記錄壓縮實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、計(jì)算壓縮率，分析體壓縮時(shí)金屬塑性及其流動(dòng)影響規(guī)律。3、分別畫(huà)出各層鉛