金屬塑性成形原理實驗指導(dǎo)書

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1、金屬塑性成形原理實驗指導(dǎo)書河南科技大學(xué)材料加工實驗中心2008年3月實驗一真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線的繪制一、實驗?zāi)康?、區(qū)別不同材料、不同熱處理狀態(tài)的金屬試樣形變特性。2、掌握真實應(yīng)力——應(yīng)變（δ-ε）曲線建立過程以及用微機處理數(shù)據(jù)和繪制曲線的方法。二、內(nèi)容簡介在金屬塑性變形的研究中，用對數(shù)應(yīng)變表示的真實應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線具有普遍的意義，它是正確分析金屬材料形變強化特性，計算變形力的依據(jù)。該曲線是在對金屬試樣單向拉伸（或壓縮）得到的拉伸（或壓縮）曲線的基礎(chǔ)上經(jīng)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)換繪制而成。用電測方法記錄拉伸曲線比材料實驗機通常采用的方法精確，觀察與測量也比較方便，能提高δ-ε曲線

2、的繪制質(zhì)量。微機處理數(shù)據(jù)和繪制曲線能避免繁瑣的人工計算，省時省力，因而在本實驗中加以采用。三、實驗儀器、設(shè)備、工具與試樣儀器：動態(tài)應(yīng)變儀、位移、拉力傳感器、X-Y函數(shù)記錄儀、IBM-PC微機。設(shè)備：60噸萬能材料試驗機。工具：卡尺、半徑規(guī)、沖子。試樣：正火處理A3鋼和調(diào)質(zhì)處理的45鋼標準試樣。四、實驗步驟1、接通各儀器電源，預(yù)熱幾分鐘。2、打試樣標距LQ=100，并測量直徑d0。3、將儀器有關(guān)旋紐搬到適當位置，預(yù)調(diào)平衡應(yīng)變儀，裝卡試樣，調(diào)整到合適位置。4、開試驗機緩慢加載，觀察記錄曲線的變化。當試樣拉到塑性失穩(wěn)點b時，記錄最大拉應(yīng)力值Pb（單位牛頓）。5、在試樣

3、明顯發(fā)生頸縮到斷裂期間，適當停機2-3次。每次都要測量細頸處直徑dt，曲率半徑Rt，并記在數(shù)據(jù)表內(nèi)，在拉伸曲線的相應(yīng)位置做標記以便查找該瞬時的拉力值，操作時要快捷，準確，配合得當。6、每次記錄完畢繼續(xù)加載，直到最后斷裂為止。7、測量斷裂后的標距L，頸縮斷裂處最小直徑dmin和曲率半徑R。8、在拉伸曲線上數(shù)出表示最大拉力的坐標格數(shù)Yb和表示最大變形量的坐標格數(shù)Xd（Yb和Xd均取成正整數(shù)）。將實驗過程中所有數(shù)據(jù)填入表1。表1實驗數(shù)據(jù)記錄表材料原始尺寸載荷上升時載荷下降時斷后尺寸L0D0PbDtRtdtRtdtRtLRdmin五、數(shù)據(jù)處理1、拉伸曲線P-δ坐標值的標

4、定由試驗機讀到的最大拉力Pb作為拉伸曲線上最高幅度Yb的實際示值，并以Pb/Yb為縱坐標的比例尺可確定其它各點的實際拉力；把試樣變化前后標距長度之差L-L0/Xd為比例，確定其它各點的伸長變形值。2、在P-δ拉伸曲線上取適當多點（包括特殊點）按下列公式逐點換算，繪制出條件應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系曲線（σN-ε）：3、將σN-ε曲線分為均勻變形和有頸縮的非均勻變形兩個區(qū)域，分別按下列公式逐換算成S-E曲線的相應(yīng)點，繪出真實應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系曲線（S-E）：1）頸縮的均勻變形區(qū)，此時：2）存在頸縮的不均勻變形區(qū)，此時：其中，F(xiàn)0——試樣變形前的截面積，F(xiàn)t——試樣細頸處瞬時的

5、截面積dt——試樣細頸處瞬時直徑，斷裂時記為dminRt——試樣細頸處外形瞬時曲率半徑，斷裂時為RPt——試樣瞬時拉力，斷裂時記為PtSt——包括形狀硬化在內(nèi)的真實應(yīng)力S——除去形狀硬化在內(nèi)的真實應(yīng)力4、本實驗已備好計算機程序，將實驗后的必要數(shù)據(jù)按要求輸入計算機，就可自行數(shù)字處理和曲線繪制，但事先須做好以下準備工作：1）在拉伸曲線均勻變形區(qū)任找20點（包括各特殊點），數(shù)出表示它們的拉力和變形的格數(shù)值（取成正整數(shù)），依次記為X1、Y1、X2、Y2……X20、Y20。注意：第20點必須取大拉力點Pb，即Y20=Pb，非均勻區(qū)選4點，其中前三點是實驗過程中的停機點，依

6、次記為X21、Y21、X22、Y22、X23、Y23，斷裂點編為24點，即X24=Xd。2）將有關(guān)數(shù)據(jù)按相應(yīng)格式輸入計算機：L(i)=date’輸入載荷，i的取值為1-24S(i)=date’輸入位移，i的取值為1-243)開機運行就可獲得所需結(jié)果。六、實驗報告要求：自行編寫計算機程序，繪制出本次實驗材料的σN-ε曲線和S-E曲線。實驗二圓環(huán)鐓粗法測摩擦系數(shù)一、實驗?zāi)康恼莆蘸屠脠@環(huán)鐓粗法測定金屬材料塑性變形時的摩擦系數(shù)。二、基本原理園環(huán)鐓粗時，若工具與園環(huán)接觸面間的摩擦狀態(tài)不同，鐓粗后園環(huán)的變形情況也就不同。當摩擦系數(shù)小于某一臨界值時，變形后園環(huán)內(nèi)、外徑都將增

7、大；當摩擦系數(shù)大于該項臨界值時，變形過程中，園環(huán)內(nèi)存在一中性層，中性層以內(nèi)的金屬向內(nèi)流動，使內(nèi)徑縮?。恢行詫右酝獾慕饘傧蛲饬鲃?，使外徑增大。變形情況如圖1所示。圖1園環(huán)鐓粗變形示意圖由能量法可求得中性層半徑Rn，摩擦因數(shù)m（μ）與園環(huán)尺寸的理論關(guān)系：1）當Rn

8、園環(huán)鐓粗是連續(xù)變化的大變