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1、3塑性变形的大体定律体积不变定律及应用一、 体积不变定律内容在压力加工进程中，只要金属的密度不发生转变，变形前后金属的体积就可不能产生转变。假设设变形前金属的体积为V0，变形后的体积为V1，那么有：V =V01=常数事实上，金属在塑性变形进程中，其体积总有一些转变，这是由于：（1） 在轧制进程中，金属内部的缩孔、气泡和疏松被焊合，密度提高，因此转变了金属体积。这确实是说除内部有大量存在气泡的沸腾钢锭或有缩孔及疏松的冷静钢锭、连铸坯 的加工前期外，热加工时，金属的体积是不变的。（2） 在热轧进程中金属因温度转变而发生相变和冷轧进程中金属组织构造被破坏，也会引发金属体积的转变，只是这种转变都极为微
2、小。例如，冷加工时金属的比重约削减 。只是这些在体积上引发的转变是微乎其微的，何况通过再结晶退火后其比重照旧恢复到原有的数值。二、 体积不变定律的应用一、确信轧制后轧件的尺寸设矩形坯料的高、宽、长别离为H、B、L ，轧制以后的轧件的高、宽、长别离为h、b、l如图 3-1 所示，依照体积不变条件，那么图 3-1 矩形断面工件加工前后的尺寸V= HBL1V2 = hbl即HBL = hbl在生产中，般坯料的尺寸均是的，假设是轧制以后轧件的高度和宽度也时，那么轧件轧制后的长度是可求的，即l = HBLhb例题 1：轧 505 角钢，原料为连铸方坯，其尺寸为 1201203000mm， 505 角钢每
3、米理论重，密度为 m3，计算轧后长度l 为多少?解：坯料体积V =1201203000=107mm30505 角钢每米体积为103109=480103mm3 由体积不变定律可得107=480103 l轧后长度l 90m2、依照产品的断面面积和定尺长度，选择合理的坯料尺寸。例题 2：某轨梁轧机上轧制50Kg/m 重轨，其理论横截面积为 6580mm2，孔型设计时选定的钢坯断面尺寸为 325280mm2， 要求一根钢坯轧成三根定尺为 25m 长的重轨，计算合理的钢坯长度应为多少？依照生产实践体会，选择加热时的烧损率为 2，轧制后切头、切尾及重轨加工余量共长， 依照标准选定由于钢坯断面的圆角损失的体
4、积为 2。由此可得轧后轧件长度应为l = 325+103=76900mm由体积不变定律可得325280 L 1212=769006580由此可得钢坯长度L = 76900 6580= 5673mm325 280 0.982应选择钢坯长度为。3、在连轧生产中，为了保证每架轧机之间不产生堆钢和拉钢，那么必需使单位时刻内金 属从每架轧机间流过的体积维持相等，即F v= F v= LL = F v1 12 2nn式中 F 、FLLF为每架轧机上轧件出口的断面积，相等。1v 、v12LLv2nn为各架轧机上轧件的出口速度，它比轧辊的线速度稍大，但可看做近似假设是轧制时 F 、F LLF为，只要明白其中某
5、一架轧辊的速度连轧时，成品机架12n的轧辊线速度是的，那么其余的转数都可一一求出。最小阻力定律及其应用一、最小阻力定律内容表达 1：物体在变形进程中，其质点有向各个方向移动的可能时，那么物体内的各质点将沿着阻力最小的方向移动。表达 2：金属塑性变形时，假设接触摩擦较大，其质点近似沿最法线方向流淌，也叫最短法线定律。表达 3：金属塑性变形时，各部份质点均向耗功最小的方向流淌，也叫最小功原理。二、最小阻力定律的应用一、判定金属变形后的横断面外形。 例 1：矩形六面体的镦粗图 3-2 塑压矩形断面柱体变化规律图 3-2 为塑压矩形断面的转变情形。由图可清楚地看出：随着紧缩量的增加，矩形断面的转变渐渐
6、变成多面体、椭圆和圆形断面。关于那个现象的分析：用角平分线的方式把矩形断面划分为四个流淌区域两个梯形和两个三角形。什么缘由用角平分线划分呢?由于角平分线上的质点到两个周边的最短法线长度是相等的。因此，在该线上的金属质点向两个周边流淌的趋势也是相等的。由图可见，每一个区域内的金属质点，将向着垂直矩形各边的方向移动，由于向长边方向移动的金属质点较向短边移动的多，故当紧缩量增大到必定程度时，将使变形的最终断面变形为圆形。结论：任何断面外形的柱体，当塑压量特地大时，最终都将变成圆形断面。2.确信金属流淌的方向。 例 2：轧制生产中的情形1利用最小阻力定律分析小辊径轧制的特点。如图 2-3图 3-3 轧
7、辊直径对宽展的影响在压下量一样的条件下，关于不同辊径的轧制，其变形区接触弧长度是不一样的，小辊 径的接触弧较大辊径小，因此，在延长方向上产生的摩擦阻力较小，依照最小阻力定律可知， 金属质点向延长方向流淌的多，向宽度方向流淌的少，故用小辊径轧出的轧件长度较长，而 宽度较小。(2)什么缘由在轧制生产中，延长老是大于宽展？第一，在轧制时，变形区长度一样老是小于轧件的宽度，依照最小阻力定律得，金属质点沿纵向流淌的比沿横向流淌的多， 使延长量大于宽展量；其次，由于轧辊为圆柱体，沿轧制方向是圆弧的，而横向为直线型的 平面，必定产生有利于延长变形的水平分力，它使纵向摩擦阻力削减，即增大延长，因此， 即便变形
8、区长度与轧件宽度相等时，延长与宽展的量也并非相等，延长老是大于宽展弹塑性共存定律一、 弹塑性共存定律内容物体在产生塑性变形之前必需先产生弹性变形，在塑性变形时期也伴随着弹性变形的产生，总变形量为弹性变形和塑性变形之和。为了说明在塑性变形进程中，有弹性变形存在，咱们通过拉伸试验为例来讲明那个问题。图 2-4 为拉伸试验的转变曲线 OABC ，当应力小于屈服极限时，为弹性变形的范围，在曲线上表现为OA 段，随着应力的增加，即应力超过屈服极限时，那么发生塑性变形，在曲线上表现为 ABC 段，在曲线的C 点，说明塑性变形的终结，即发生断裂。图 3-4 拉伸时应力与变形的关系从图中能够看出，（1） 变形
9、的范围内OA，应力与变形的关系成正比，可用虎克定律近似表示。（2） 在塑性变形的范围内 ABC，随着拉应力的增加大于屈服极限，当加载到 B 点时，那么变形在图中为OE 段，即为塑性变形d 与弹性变形e 之和，假设是加载到B 点后，当即停顿并开头卸载，那么保存下来的变形为 OF d ，而不是有载时的 OE 段，它充分说明卸载后，其弹性变形部份EF e 随载荷的消逝而消逝，这种消逝使变形物体的几何尺寸多少取得了一些恢复，由于这种恢复，往往在生产实践中不能特地好操纵产品尺寸。（3） 弹性变形与塑性变形的关系，要使物体产生塑性变形，必需先有弹性变形或说在弹性变形的根底上，才能开头产生塑性变形，只有塑性
10、变形而无弹性变形或痕迹的现象在金属塑性变形加工中，是不行能见到的。因此，咱们把金属塑性变形在加工中必定会有弹性变形存在的情形，称之为弹塑共存定律。二、 弹塑性共存定律在压力加工中的实际意义弹塑性共存定律在轧钢中具有很重要的实际意义，可用以指导咱们生产的实践。一、用以选择工具在轧制进程中工具和轧件是两个彼此作用的受力体，而全部轧制进程的目的是使轧件具 有最大程度的塑性变形，而轧辊那么不许诺有任何塑性变形，并使弹性变形愈小愈好。因此， 在设计轧辊时应选择弹性极限高，弹性模数大的材料；同时应尽可能使轧辊在低温下工作。 相反的，对钢轧件来讲，其变形抗力愈小，塑性愈高愈好。2由于弹塑性共存，轧件的轧后高度总比预先设计的尺寸要大例：如图3-5所示，轧件轧制后的真正高度 h 应等于轧制前事前调整好的辊缝高度h ，0图 3-5 轧辊及轧件的弹性变形图轧制时轧辊的弹性变形Dh ，轧机全部部件的弹性变形在辊缝上所增加的数值和轧制后轧nD件的弹性变形 h之和，即：Mh = h0+ Dhn+ DhM因此，轧件轧制以后，由于工具和轧件的弹性变形，使得轧件的压下量比咱们所期望的值小。小结：本章应重点把握三大定律的内容，生疏三大定律的实际应用。
