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钛管拉拔时的应力和变形情况

2019-10-10

     金属钛棒在拉拔力、正压力和摩擦力的作用下,变形区的金属处于两向压和一向拉的应力状态。由于被拉金属是实心圆棒,应力呈轴对称应力状态,即变形区中金属的变形状态为两向压缩和一向延伸。在拉拔时,变形区金属所受的外力有拉拔力P、模壁给予金属的正压力N和摩擦力。

钛合金钛管

  钛合金钛管材拉拔时的应力分布规律有:
  (1)应力沿径向和周向的分布规律。径向应力与周向应力由表面向中心逐渐减小。而轴向应力的分布情况则相反,中心处的轴向应力大,表面的轴向应力小,可做如下解释:在变形区,金属的每个环形的外表层上作用着径向应力,而径向应力总是力图减小其外表面。距中心愈远,表面积愈大,所需的力就愈大。轴向应力在横断面上的分布规律可由前述的塑性方程式得到解释。拉拔钛管材与拉拔棒材的主要区别是前者已失去轴对称变形的条件,这使它的应力与变形状态同拉拔实心圆棒不同。空拉时,管内虽然未放置芯头,但其壁厚在变形区内实际上常常是变化的。由于不同因素的影响,管子的壁厚最终可以变薄、变厚或保持不变。了解空拉时管子壁厚的变化规律对正确制定拉拔工艺规程及选择管坯尺寸是非常必要的。
  (2)应力沿轴向的分布规律。轴向应力由变形区入口端向出口端逐渐增大,即周向应力和径向应力则从变形区入口端向出口端逐渐减小,轴向应力的分布规律可以做以下解释。在稳定拉拔过程中,变形区内的任一断面在向出口端移动时面积逐渐减小,而此断面与变形区人口端球面间的变形体积不断增大。为了实现塑性变形,通过此断面作用于变形体的轴向应力也必须逐渐增大。当整个变形区内变形程度不大时,金属变形抗力可以认为是常数,因此,随着轴向应力向出口端增大,径向应力和周向应力必然逐渐减小。在实际生产中,观察模子的磨损情况可以发现,模子的入口处一般磨损比较快,常常过早地出现沟槽,这也证明入口处的径向应力值较大。


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