轧钢理论--第一讲

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A0 A
➢ 应力是某点A的坐标的函数，即受力体内不同点的应力不同。
➢ 应力集中：物体有缺陷部位的应力远远高于正常部位的应力。
3 变形
弹性变形 变形
塑性变形 弹性变形：微观上是指在外力作用下，金属原子由稳定状态变为
不稳定状态，原子位置发生偏移，间距发生变化，但外力去除， 原子仍可回到原来的平衡位置，使变形消失。宏观上是指变形金 属在外力作用下发生变形，但外力去除后，变形消失，金属恢复 原状。 实质是指当所施加的外力不足以克服原子间的结合力(弹性极限， 势垒)所产生的能完全恢复原有形状的变形。 塑性变形：是指变形金属在外力作用下发生变形，但外力去除后， 变形不能消失，金属不能恢复原状。金属发生塑性变形必然引起 金属晶体组织结构的破坏，使晶格发生歪扭和紊乱，晶粒形状改 变和晶粒破碎等。 实质是指当所施加的外力超过原子间的结合力(弹性极限，势垒) 而使原子由一种平衡位置移动到另一种平衡位置所产生的不能恢 复原状的变形。 弹塑性共存定律：
T1最有利于提高金属的强度和塑性。
9种主应力状态图示
§1.3变形图示Βιβλιοθήκη Baidu形力学图示
1 主变形及变形图示
在主应力方向上产生的不能恢 复的塑性变形。压力加工中任 一点的变形状态可以用三个主 变形表示。
变形图示是用来表示三个主变 形是否存在及其变形方式的图 示。主变形图只可能有三种形 式(如图9-10)
热加工：在大于回复、再结晶温度进行的压力加工。热 轧一般在单项奥氏体区进行。
冷加工： 热轧优缺点： 优点：1、能消除铸造金属中的某些缺陷，提高金属的致
密性及力学性能。 2、因变形金属塑性好，变形抗力小，有利于增大变形量，
提高生产率。 3、降低设备造价，节约电力消耗。 缺点：1、产生氧化铁皮，影响表面质量且增加金属消耗。
平衡外力作用而产生的内力(基本应力)
内力的种类
维护自身的平衡而产生的内力(附加应力)
➢ 内力常用应力来表示。应力是内力的强度，即单位面积上作用的 内力。(理解见公式 )
➢ 内力和应力均为矢量
➢ 应力的单位：1Pa=1N/m2 =1.0197kgf/mm2 1MPa=106 N/m2= 1N/mm2
lim S
——即变形前后尺寸比值 4 总延伸系数、部分延伸系数和平均延伸系数
§1.5 外摩擦
➢ 外摩擦： 1 外摩擦的特点
1)摩擦面上的单位压力很大 2)接触表面不断更新和扩大 3)摩擦对之间的差异很大 4)接触表面温度高且变化巨烈 5)变形金属表面组织是变化的
2 摩擦定律
➢ 外摩擦的分类 A 干摩擦： B 液体润滑摩擦： C 边界摩擦：
§1.2 应力状态及其图示
1 一般概念
➢ 一点的应力状态：是指通过变形体内某点的单元体所有截 上的应力的有无、大小、方向等情况。一点的受力情况。
➢ 一点的应力状态的描述： 数值表达，图示表达， 张量表达等。
➢ 主平面及主应力 只存在法向应力，切向应力为零的平面叫主平面。 作用在主平面上的应力(法向应力)称为主应力。
2、产品尺寸不够精确。3、力学性能不如冷加工。 冷轧优缺点：优点：表面质量好，尺寸精确，力学性能
好，能生产薄而小的产品。缺点：轧制压力大，要求 设备强度和精度高，电机功率大。
应力分量图示及分析
确定点的应力状态，只要研究主坐标系下主应力的大小 和方向就可以了。
图1-2 平行于坐标面上应力示意图
2 主应力状态图示
是由用来描述所研究的变形金属某一点(或某部分)在三 个互相垂直的主轴方向上主应力的有无及方向的定性 图示。
压力加工中，将长、宽、高近似认为与主轴方向一致， 与长、宽、高垂直的截面看成主平面。存在9种应力 状态图示(如图9-8)。
2 主变形的方向
D1变形图示： D2变形图示： D3变形图示：最有利于发挥金属的塑性。
3 变形力学图示
➢ 主应力、主应变图 示：
主 应 力 —9 种 ； 主应变—3种
[ 但 只 有 23 种 可 能 的 应力应变组合（塑 性变形力学图）， 为什么？]
➢ 由三个主应力的大 小和符号可确定相 应的变形图示。 (例题)
约束反力：压力加工时，工具限制工件整体移 动或其质点流动的力。
1)正压力：沿接触面的法线方向阻碍金属整体移 动或金属质点流动的力。其方向垂直指向工件 的接触面。
2)摩擦力：沿接触面的切线方向阻碍金属流动的 剪切力。其方向与金属质点流动方向或变形趋 势相反。
2 内力与应力
内力是在物体内产生的抵抗变形的力。
➢ 摩擦定律(库仑定律)
3 影响摩擦系数的因素
1)工具的表 面状态
2)金属的表面状态 3)金属和工具的化学成分 4)接触面上单位压力 5)变形温度 6)变形速度 7)润滑剂
4 摩擦系数的计算
1)热轧时的摩擦系数 艾克隆德公式：f=K1K2K3(1.05-0.0005t)
2)冷轧时的摩擦系数
补充概念
金属塑性变形理论
2009年5月
第一讲 塑性变形的力学基础
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5
力与变形 应力状态及其图示 变形图示与变形力学图示 变形量的表示方法 外摩擦
§1.1 力与变形
1 外力
施加在变形体(工件)上的外部载荷。
外力
作用力 约束反力
正压力
摩擦力
▪ 作用力：压力加工时设备的可动部分对工件所 施加的力，又叫主动力。
§1.4 变形量的表示方法
1 绝对变形量(公式9-4)(不能正确反映变形程度) ——指变形前后变形体在主轴(主应力)方向上
尺寸的变化量 2 相对变形量(公式9-5)(近似主变形0
——指绝对变形量与原始尺寸的比值，常称为形 变率 真实变形量(公式9-7)(表示某一瞬间的真实变形程度)
——即变形前后尺寸比值的自然对数 3 变形系数(公式9-8)