實驗二 金屬室溫壓縮的塑性及其流動規(guī)律1

1、 實驗二金屬室溫壓縮的塑性及其流動規(guī)律、實驗目的1、掌握用液壓機進行金屬室溫體壓縮的實驗技能。2、分析室溫體壓縮時金屬塑性及其流動規(guī)律。（包括最小阻力定律、摩擦對金屬流動的影響）二、實驗原理概論利用液壓壓力機，以簡單加載的方式，可完成高塑性金屬材料的室溫體壓縮試驗。這種物理模擬試驗方法，能夠驗證金屬塑性流動的宏觀規(guī)律（最小阻力定律）以及接觸面上的外摩擦對塑性流動的影響。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)稱為“塑性指標”或稱為“塑性極

2、限”。但是，目前還沒有某種實驗方法能測量出可表示所有塑性加工條件下共用的塑性指標。金屬材料室溫壓縮試驗法，也就是在簡單加載條件下，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一試驗原始高度，mm;0h一試驗壓縮至側面目測觀察出現(xiàn)裂紋時的高度，mm。1按塑性壓縮率（）的大小，材料可進行如下分類：=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，質點的流動規(guī)律可以應用最小阻力定律分析。最小阻力定律可表述為：變形過程中，物體各質點將向著阻力最小的方向移動，即做

3、最少的功，走最長的路。最小阻力定律實際上是力學質點流動的普通原理，它可以定性地用來分析金屬質點的流動方向。它把外界條件和金屬流動直接聯(lián)系起來，很直觀并且使用方便。當接觸表面存在摩擦時，矩形斷面的試樣在體壓縮時的流動模型如圖8-2所示。因為接觸面上質點向周向流動的阻力與質點離周邊的距離成正比，所以離周邊的距離愈近，阻力愈小，金屬質點必然沿這個方向流動，這個方向恰好是周邊的最短法線方向。因此，可用點劃線將矩形分成2個三角形和2個梯形，形成了4個流動區(qū)域。點劃線是流動的分界線，線上各點至周邊的距離相等，各個區(qū)域內的質點到各自邊界的法線距離最短。這樣流動的結果，矩形斷面將變成雙點劃線所示的多邊形。繼續(xù)

4、壓縮，斷面的周邊將趨于橢圓。此后，各質點將沿著半徑方向流動。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為最小周邊法則。金屬塑性變形的發(fā)生、發(fā)展過程是不均勻的。從宏觀上講，主要是由于在壓力加工過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)內金屬所受的應力分布不均勻，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，同樣也會發(fā)生上述現(xiàn)象。從微觀上講，金屬結構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的塑性流動規(guī)律及變形情況三、實驗設備及材料1、實驗設備：液壓壓力

5、機。2、模具：壓縮試驗模具。3、試樣：低碳方鋼，硬鋁合金圓柱，5mmX50mmX50mm的鉛板。4、潤滑劑，清洗劑，測量工具。四、實驗步驟1、采用5mmX50mmX50mm的鉛板，在鉛板上、下表面畫上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，并從中間剪開每片試片，測量各點的壓縮數(shù)據(jù)，做好記錄。5、將平錘表面進行潤滑處理（采用硬脂酸鋅），重復2、3、4。6、取20塊上述鉛塊，組成100mmX50mmX50mm的矩形試件，進行實驗和分析。數(shù)據(jù)記錄下列表格：（干凈表面、機油、雙鼓形）1點2點3點4占丄八、5點6點7點8點9占U八、10點11點第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、實驗報告要求1、簡述實驗目的、內容、原理及試樣材料、狀態(tài)與潤滑條件。2、記錄壓縮實驗數(shù)據(jù)、計算壓縮率，分析體壓縮時金屬塑性及其流動影響規(guī)律。3、分別畫出各層鉛