鍛壓技術：擠壓變形時的應力與應變
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一、擠壓變形時金屬的流動

實際生產發(fā)現(xiàn)正擠壓鋁質零件端部出現(xiàn)很深的縮孔，縮孔是擠壓產品質量問題之一，從提高產品質量出發(fā)，應分析這些事實，找出防止和消除的辦法。為此，我們應對冷擠壓時金屬的流動進行研究。

研究金屬變形和應力的方法很多，目前應用的方法有坐標網法、模擬實驗法、硬度實驗法、光塑性法和密柵云紋法。下面介紹這些方法。

1.坐標網法。坐標同法是一種應用廣泛的方法．如圖l-5所示，把毛坯剖成兩塊半圓柱體，其中一塊刻有坐標網（圖1-6b），網格尺寸3×3毫米2，另一塊表面光滑、平整（圖1-6C）。為了便于分開拼合面。在兩個半圓拼合面上涂有潤滑劑。某些對表面刻痕敏感性的材料，最好把試樣表面拋光，涂上感光膜，再覆上正確的坐標網底片，經感光、沖洗后，得到精細的坐標網。然后把兩個圓柱（圖l-6a）放人凹模中擠壓，可以從擠壓后刻有坐標網的半塊金屬上，看出變形大的區(qū)域、變形流動困難的區(qū)域及變形不均勻的狀態(tài)。

圖1-6毛坯上刻的坐標網
（a）粘合在一起的毛坯（1，2）（b）剖切面上刻有坐標網半塊毛坯（1）
（c）剖切平面光滑的半塊毛坯

2.模擬試驗法：它是用望趔整進行模擬試驗來研究金屬的流動情況。這種塑料體由黃蠟、凡士林及白堊按9:18:73的比例混合而成。試樣分別以不同的顏色分層制成。擠壓后將試樣沿對稱面切開，由分層的位置變化來觀察變形的情況。圖1-7就是試驗后的塑料體試樣。當然，由于金屬的物理性能和塑料體的不一樣，對塑料體進行擠壓的結果與金屬擠壓時的流動情況不可能完全相同，因此這種方法僅能用作模擬試驗。

圖1-7塑料體擠壓流動

3.硬度試驗法：在冷變形時，金屬的硬度是隨變形程度的增加而增加的，所以只要知道變形種部分硬度的變化，就可以大體上了解變形的數(shù)值以及變形不均勻分布的情況。圖1-8所示，為鋼零件用不同方法冷擠壓后各部分硬度變化的情況。

圖1-8用硬度試驗法研究鋼零件的變形分布
左—反擠壓中—正擠壓實心件右—正擠壓空心件

4.光塑性法：目前研究塑性變形體內應力分布情況的主要方法是光學分析法。它利用偏振光（或稱偏極光）透過各向同性的變形試樣以產生各種彩色的線條，借以觀察試樣內應力的分布情況。光塑性法基本上和實驗應力的光彈性法一樣，不過光塑性所用的材料，除了須符合一般光彈性測量的要求外，還要能適用于塑性變形試驗，這就要求具有好的透明度、光學性能以及在機械性能上的各向同性和易于機械加工，同時要在溫度變化不大時光學性能和機械性能穩(wěn)定，能有較大的塑性變形。常用的材料有賽璐珞、樹膠、松脂酸等。

5.密柵云紋法：密柵云紋法是利用已制好的高精度的密柵板，用照相考貝等方法翻印在膠片上制成密柵片，將此膠片粘貼在試樣上作為試件柵，另gFW印在玻璃片上作為基準柵。云紋試驗也可以在金屬材料上進行（用化學腐蝕或光在材料上刻出云紋），也可以用其他材料制作模型進行試驗，然后再按相似理論推算出實物上的應力與應變。

二、擠壓變形時的與應變

凸模作用在金屬材料上給面坯料以壓制，凹模阻止金屬坯料向四周流動，也給金屬坯料一個壓力。毛坯在凸模的作用下只有向凹模孔口（圖1-9a）流出（正擠壓），或沿凸、凹模之間的間隙流動（圖1-9b，反擠壓）。此外，由于金屬流動與凹模有相對運動，產生阻止金屬流動的摩擦力。在這種情況下，金屬要從凹模孔口或沿凸、凹模間隙流動，凸模勢必要施加更大的壓力，以克服摩擦力和金屬抗力。

擠壓時，變形區(qū)內任意一點的應力狀態(tài)和應力狀態(tài)，都可用主應力圖和主應變圖來表示。由上分析可知，擠壓變形區(qū)內的基本應力狀態(tài)皆為三壓應力，但在變形區(qū)的不同區(qū)域，應力和應變的順序是不同的。下面分區(qū)進行研究。

對于實心件正擠和杯形件反擠時，假定摩擦小，毛坯高徑比較小，根據變形力學可以把變形