法蘭知識(shí)問(wèn)答
鍛造變形速度對(duì)法蘭塑性的影響
鍛造變形速率對(duì)鍛件塑性的影響比較復(fù)雜,下面就一些規(guī)律性的問(wèn)題作以簡(jiǎn)單介紹。
(1)熱效應(yīng)與溫度效應(yīng)塑性變形時(shí)物體所吸收的能量,絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能,這種現(xiàn)象稱(chēng)為熱效應(yīng)。鍛件塑性變形能的一部分散失到周?chē)橘|(zhì)中,其余熱量使變形體溫度升高,這種由于塑性變形過(guò)程中所產(chǎn)生的熱量而使變形體溫度升高的現(xiàn)象,稱(chēng)為溫度效應(yīng)。溫度效應(yīng)與變形速度、變形溫度、變形程度以及周?chē)橘|(zhì)有關(guān)。一般來(lái)說(shuō),法蘭變形速度高,單位時(shí)間的變形量大,產(chǎn)生的熱量多,散熱相對(duì)要少,溫度效應(yīng)大。如鍛件在錘上鍛造時(shí),錘頭連續(xù)打擊坯料,坯料的溫度不僅不降低,有時(shí)反而會(huì)升高。變形溫度高,變形力及變形功都較小,轉(zhuǎn)化為熱的那部分能量較小,而且高溫下熱量散失快,故鍛件變形的熱效應(yīng)小,而冷變形時(shí)溫度效應(yīng)大,變形程度大,單位體積的變形功大,溫度效應(yīng)明顯。變形體與工具的接觸面、周?chē)橘|(zhì)的溫差越小,散失的熱量越小,溫度效應(yīng)越大。
(2)變形速率對(duì)塑性的影響隨著變形速率或應(yīng)變速率的增加,法蘭金屬的塑性降低。這是由于當(dāng)變形速率增加時(shí),要驅(qū)使數(shù)目更多的位錯(cuò)同時(shí)運(yùn)動(dòng),而使金屬的真實(shí)流動(dòng)應(yīng)力提高。但是變形速率的提高對(duì)金屬斷裂應(yīng)力的影響卻不大,因此隨變形速率的提高,金屬就會(huì)過(guò)早地達(dá)到斷裂階段,減少了金屬斷裂前的變形程度,即降低了金屬的塑性。在熱變形條件下,變形速率增大,可能沒(méi)有足夠回復(fù)及再結(jié)晶的時(shí)間,從而降低金屬的塑性。隨著變形速率的增加,溫度效應(yīng)增加,會(huì)提高金屬的塑性,這一點(diǎn)對(duì)冷塑性變形較明顯。由此可見(jiàn),隨著變形速率的提高,既有塑性降低的可能,也有塑性提高的可能。應(yīng)變速率對(duì)塑性的影響可用圖說(shuō)明。,當(dāng)應(yīng)變速率不大時(shí),應(yīng)變速率的增加引起塑性的降低大于溫度效應(yīng)引起塑性的增加,因此塑性降低。在bc段,開(kāi)始時(shí)塑性指標(biāo)降低,隨應(yīng)變速率增大,溫度效應(yīng)增強(qiáng),法蘭塑性不再隨應(yīng)變速率增加而降低,反而出現(xiàn)上升。在cd段,當(dāng)應(yīng)變速率很大時(shí),由于溫度效應(yīng)顯著增強(qiáng),使塑性的提高超過(guò)了因變形硬化造成的塑性下降,因而使塑性上升。但當(dāng)溫度效應(yīng)很大,以致使變形溫度進(jìn)人了高溫脆性區(qū),則鍛件金屬的塑性急劇下降,如dc段。
應(yīng)變速率增加,對(duì)于具有脆性轉(zhuǎn)變的金屬,由于溫度效應(yīng)的作用而使金屬由塑性區(qū)進(jìn)人 脆性區(qū),則金屬的塑性降低;反之,如果溫度效應(yīng)的作用恰好使金屬由脆性區(qū)進(jìn)人塑性區(qū),則對(duì)提高金屬塑性有利。例如,前述碳鋼在200?400℃:內(nèi)為藍(lán)脆區(qū),若在此溫度范圍內(nèi)提高應(yīng)變速率,則由于溫度效應(yīng)而脫離藍(lán)脆區(qū),時(shí)效硬化來(lái)不及充分完成,塑性就不會(huì)下降;又如,高速錘(錘頭打擊速度約為12?18m/s)上模鍛時(shí),其法蘭溫度應(yīng)比一般熱模鍛的低 50?150℃左右,否則會(huì)由于溫度效應(yīng)大而落入高溫脆性區(qū),容易造成鍛造金屬的過(guò)熱或過(guò)燒。
提高應(yīng)變速率,從鍛造工藝性角度來(lái)看,會(huì)在以下三個(gè)方面起有利作用:
第一,降低摩擦系數(shù),從而降低金屬的流動(dòng)阻力、改善金屬的充填性及變形的不均勻性;
第二,減少熱成形時(shí)的熱量損失,從而減少毛坯溫度的下降和溫度分布的不均勻性,這對(duì)于工件形狀復(fù)雜 (如具有薄壁、高肋等)且材料的鍛造溫度范圍較窄的鍛件鍛造是有利的;
第三,出現(xiàn)所謂“慣性流動(dòng)效應(yīng)”,從而改善金屬的充填性,這對(duì)于如薄輻板類(lèi)齒輪、葉片等復(fù)雜工件的模鍛成形是有利的。在非常高的應(yīng)變速率(如爆炸成形等)下,金屬的流變行為可能發(fā)生更為復(fù)雜的變化,其機(jī)理還不太清楚,但在極高的應(yīng)變速率下(如爆炸成形壓力液的速度約為1200?7000m/S),材料塑性變形能力大為提高,同時(shí)鍛件成形時(shí)貼模速度很高,傳力介質(zhì)多為液體或氣體,因而零件的精度高、表面質(zhì)量好。