金屬塑性成形原理指導(dǎo)書

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1、《金屬塑性成形原理》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書廣東工業(yè)大學(xué)材料與能源學(xué)院2005年9月16目錄實(shí)驗(yàn)一金屬力學(xué)性能分析與真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線……3實(shí)驗(yàn)二確定金屬薄板塑性應(yīng)變比實(shí)驗(yàn)……………8實(shí)驗(yàn)三鐓粗不均勻變形和變形力試驗(yàn)……………13實(shí)驗(yàn)四板料塑性成形的應(yīng)變測(cè)定試驗(yàn)……………1516實(shí)驗(yàn)一金屬力學(xué)性能分析與真實(shí)應(yīng)力應(yīng)變曲線一、目的通過拉伸試驗(yàn)確定金屬薄板的力學(xué)性能，如彈性模量（E）、屈服應(yīng)力（σs）、抗拉強(qiáng)度（σb）、屈強(qiáng)比（σs/σb），均勻延伸率（δu）、總延伸率（δk）、應(yīng)變硬化指數(shù)（n）、并繪制硬化曲線。二、設(shè)備及工具LJ—1000拉力試驗(yàn)機(jī)、千分尺、游標(biāo)卡尺、直尺、標(biāo)示工具等。三、試驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)

2、數(shù)據(jù)記錄1、查找相關(guān)書籍，了解金屬材料在拉伸時(shí)載荷——伸長(zhǎng)曲線變化的規(guī)律，了解反映金屬材料機(jī)械性質(zhì)的相關(guān)參數(shù)的含義。2、準(zhǔn)備試樣，做好標(biāo)記可以使用圖1、圖2中所示兩種形狀試樣中的任一種。應(yīng)在金屬薄板平面上與軋制方向成0°、45°和90°三個(gè)方向切取試樣。試樣厚度應(yīng)當(dāng)均勻，在標(biāo)距長(zhǎng)度內(nèi)厚度變化不應(yīng)大于0.01mm時(shí)，應(yīng)不大于公稱厚度的1%。切取樣坯和機(jī)加工試樣時(shí)，應(yīng)防止因加工硬化或熱影響而改變材料的性能。可用維氏金剛石壓頭或其它工具刻劃標(biāo)距點(diǎn)。標(biāo)距點(diǎn)應(yīng)位于試樣的軸線上，并對(duì)稱于平行長(zhǎng)度部分的中心。圖11號(hào)樣16圖12號(hào)樣表一：參數(shù)第1次第2次第3次※t※b※¤1、測(cè)量試樣拉伸前的相關(guān)參數(shù)

3、的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表一。2、按“回退”按鈕，移動(dòng)平臺(tái)，調(diào)整上下夾頭間的距離。3、將試樣放入試驗(yàn)機(jī)上下夾頭內(nèi)，并將其夾緊，調(diào)整好測(cè)力刻度和載荷——伸長(zhǎng)曲線記錄裝置。夾頭的移動(dòng)速度應(yīng)在0.5~20mm/min范圍內(nèi)，并應(yīng)保持加載速度恒定。按“拉伸”按鈕加載，對(duì)金屬試樣進(jìn)行拉伸，測(cè)量并記錄拉伸過程中的相關(guān)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入對(duì)應(yīng)表格。注意測(cè)量并記錄產(chǎn)生屈服時(shí)的載荷Fs或F0.2、和最大載荷Fmax。4、從試驗(yàn)機(jī)上取出上下夾頭，將其松開并拿出試件，測(cè)量并記錄相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入對(duì)應(yīng)表格。表二：¤ΔL¤F¤ΔL16¤F¤ΔL¤F¤ΔL¤F四、數(shù)據(jù)處理根據(jù)測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并參考實(shí)驗(yàn)繪制的載荷——伸長(zhǎng)曲線

4、，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，便可確定板材的E、σs、σb、σs/σb、δu、δk1、確定板材E、σs、σb、σs/σb、δu、δk1.1E由下列式子確定在金屬薄板拉伸過程中的彈性變形階段的某一時(shí)刻，讀取的F和ΔL代入下列式子：σ=ε=E=σ/ε式中L0——試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度，mm；A0——試樣原始橫截面積，mm2。1.2σs、σb及σs/σb由下式確定：σs=或σ0.2=（MPa）σb=（MPa）式中Fs——屈服時(shí)的載荷，N；F0.2——相對(duì)伸長(zhǎng)為0.2%時(shí)的載荷，N；Fmax——拉伸最大載荷，N；A0——試樣原始橫截面積，mm2。1.3δu及δk由下式確定：δu=16δk=式中——試樣原始標(biāo)距長(zhǎng)度

5、，mm；——試樣產(chǎn)生細(xì)頸時(shí)的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm；——試樣斷裂時(shí)的標(biāo)距長(zhǎng)度，mm。2、繪制加工硬化曲線根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)得數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)網(wǎng)格紙上，以ΔL為橫坐標(biāo)，F(xiàn)為縱坐標(biāo)，為一一對(duì)應(yīng)的ΔL和F的值進(jìn)行描點(diǎn)，擬合繪制金屬板料拉伸時(shí)的F-ΔL曲線。比較擬合繪制拉伸F-ΔL曲線與試驗(yàn)時(shí)載荷——伸長(zhǎng)曲線記錄裝置繪制的拉伸曲線異同。對(duì)試驗(yàn)得到的拉伸曲線（圖3）進(jìn)行坐標(biāo)變換：圖3拉伸F-△L（σ-ε）曲線橫坐標(biāo)變換為對(duì)數(shù)應(yīng)變∈=ln=lnln(1+ε)（1）縱坐標(biāo)變換為真實(shí)應(yīng)力（2）式中∈——對(duì)數(shù)應(yīng)變（真實(shí)應(yīng)變）；ε——相對(duì)應(yīng)變，ε=△L/L0；16△L——試樣標(biāo)距的伸長(zhǎng)，mm；S——真實(shí)應(yīng)力，N/mm2；

6、σ0——名義應(yīng)力，N/mm2；繪制方法如下：在拉伸曲線的橫坐標(biāo)取若干個(gè)△L，再找到相應(yīng)的載荷F值，亦可取表二中的成對(duì)的F和△L，根據(jù)式（1）和式（2）計(jì)算出相應(yīng)的S和∈值，即可繪制出加工硬化曲線（產(chǎn)生細(xì)頸前的均勻拉伸階段）。3、求硬化指數(shù)n值多數(shù)金屬材料的真實(shí)應(yīng)力——真實(shí)應(yīng)變關(guān)系為冪指數(shù)函數(shù)形式：S=B∈n（3）式中S——真實(shí)應(yīng)力，N/mm2;∈——真實(shí)應(yīng)變；B——與材料有關(guān)的系數(shù)，N/mm2;n——應(yīng)變硬化指數(shù)。將式（3）兩邊取對(duì)數(shù)，有∈（4）根據(jù)硬化曲線，用線性回歸方法便可計(jì)算其斜率，即n值。下面介紹一種確定n值的簡(jiǎn)便方法?？蓮谋矶腥〕龅膬蓪?duì)的F和△L，或在拉伸曲線上取兩點(diǎn)（F1

7、，△L1）和（F2，△L2），按式（1）和（2）換算得（S1，∈1）和（S2，∈2），分別代入到式（4）中，消去lgB項(xiàng)，便得（5）五、試驗(yàn)報(bào)告1、本試驗(yàn)的目的。2、設(shè)備及工具。3、試驗(yàn)用試樣條件，試樣材料、形狀及尺寸。4、試驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)記錄的數(shù)據(jù)。5、擬合繪制金屬板料拉伸時(shí)F-ΔL曲線。并將其與試驗(yàn)時(shí)載荷——伸長(zhǎng)曲線記錄裝置繪制的拉伸曲線，分析兩曲線異同點(diǎn)，并說明原因。161、繪制加工硬化曲線。2、按公式計(jì)算出材料的性能：E、σs、σb、σs