D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1996.03.014 第18卷第3期 北京科技大学学报 Vol.18 No.3 1996年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jm1996 铝合金热塑性变形流动应力及其数学模型 张少军周纪华高永生伦怡馨王再英 北京科技大学机械1工程学院，北京100083 摘要采用恒应变速率凸轮式压缩试验机.测定了4种铝合金材料在热状态下的流动应力，分析了应 变率、应变速率及变形温度对流动应力的影响规律，通过对多种结构型式流动应力数学模型的回归分 析比较，确定了计算精度较高、结构型式较简单、适合于现场计算机在线控制和工程计算的数学模 型· 关键词铝合金，塑性变形、流动应力，数学模型 中图分类号TG113.25.0242.1 在有色金属材料的塑性加工、有色金属塑性加工机械的设计与研究中，流动应力是必不可少 的参数·对用计算机控制的高精度轧机来说，材料流动应力的精度是轧制力数学模型计算精度至 关重要的因素，到目前为止，流动应力仍无理论解析式，只能通过诸如拉伸法、扭转法、压缩法 等实验的方法来求得，且一般都以曲线形式给出川，不便于计算机对塑性加工的在线控制.为 此，本文对铝合金热塑性变形下的流动应力及其数学模型进行了研究· 1试验 试验设备为恒应变速率凸轮式形变压缩试验机叫，试件端面上带凹槽.凹槽中充满不同润滑剂， 使压缩工具与试件接触表面间的摩擦影响趋于零，以使试件在压缩变形时呈单向压应力状态.因此、 润滑剂的选用是十分重要的.本次实验选用的润滑剂是，实验温度为200~350℃时，润滑剂为齿轮 窑脂加MoS2:400~450℃时，润滑剂为齿轮窑脂；500℃时，润滑剂为高纯度石墨.试件材料为 LF6,LY12,LC4.LD84种铝合金，冷拔成圆棒料，退火后加工成12mm×15mm圆柱形试件. 为了保证试件实验温度的准确性，把试件置于一专用保温装置中，一起放入电炉内加热：加 热后，一起放人试验机内对试件进行压缩实验，实验数据的采集是采用瞬态波形存储器（即记 忆示波器)和微机的高速数据采集系统来完城， 试验范围为：应变率e=ln(H/h)=0.05~0.69,其中H为试件原始高度，h为试件压缩 变形后高度；应变速率u为10~80s:试验温度t为200~500℃· 2试验结果分析 21应变率对流动应力的影响 应变率对流动应力的影响如图1所示，由图1可以看出，在不同变形条件下，曲线形状不尽 相同，应变率较小阶段，随着应变率的增大、流动应力均呈明显增大趋势.此后，有的曲线表明 1995-03-27收稿第-作者男37岁副教授 ◆有色总公司·八五”科技攻关项目第 18 卷 第 3期 1 9 9 6 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u nr a l o f U n ive sr ity o f S e ine ec a n d T ec h n o l o g y Be ij i n g V O I . 1 8 N o . 3 J叨匡 19 96 铝合金热塑性变形 流 动应力及其数学模型 ’ 张少军 周纪华 高永生 伦怡馨 王再 英 北京 科技大学机 械工 程学 院 , 北京 1〕 犯83 摘要 采 用恒应变速 率凸轮式压缩试验机 , 测定 了 4 种铝合金材料在热状态下 的流 动应力 , 分析 了应 变率 、 应变速率及变形温度对流动应力的影响规律 . 通过对多种结构型式流动应力数学模型 的回归分 析比较 , 确定了计算精度较高 、 结构型式较简单 、 适合于 现场计算机在线控制和工程计算 的数学模 型 . 关键词 铝合金 , 塑性变形 , 流动应力 , 数学模型 中图分类号 T G l l3 25 , 0 24 2 . 1 在有 色金属材料的塑性加工 、 有色金属塑性加工机械 的设计 与研究 中 , 流动应力是必不 可少 的参数 . 对用计算机控制的高精度轧机来说 , 材料流动应力的精度是轧制力数学模型计算精度至 关重要 的因素 . 到 目前为止 , 流动应力仍无理论解析式 , 只能通过诸如拉伸法 、 扭转法 、 压缩法 等实验 的方法来求得 , 且一般都 以 曲线形式 给 出 ! ’ } , 不便 于 计 算机 对塑性 加工 的在线控 制 . 为 此 , 本 文对铝合金热塑性变形下的流动应力及其数学模型进行了研究 . 1 试验 试验设备为恒应变速率 凸轮式形变压缩试验视刀 , 试件端面上带凹槽 . 凹槽 中充满不 同润滑剂 , 使压缩工具与试件接触表面间的摩擦影响趋于 零 , 以使试件在 压缩变形时呈 单 向压应力状态 . 因此 , 润滑剂的选用是十分重要的 . 本次实验选用的润滑剂是 , 实验温度为 2 0 一 35 0 ℃ 时 , 润滑剂为齿轮 窑脂加 M 昭 : ; 中以〕一 4 50 ℃ 时 , 润滑剂 为齿轮窑脂; 珊 ℃ 时 , 润滑剂为高纯度石墨 . 试件材料 为 LF 6 , L Y 12 , L C4 , L O 8 4 种铝合金 , 冷拔成圆棒料 , 退火后加工成 中12 ~ x 巧 ~ 圆柱 形试件 . 为了保证试 件实验温度 的准确性 , 把试件置于一专用保温装置中 , 一起放入 电炉内加热; 加 热后 , 一起放入试验机 内对试件进行压缩实验 . 实验数据的采集 是采用 瞬态波形 存储器 ( 即记 忆示波器 ) 和微机 的高速数据采集系统来完成 . 试验范 围为: 应变率 : 二 1n( H 。 / h) = .0 05 一 .0 69 , 其 中 0H 为 试件 原始 高度 , h 为试 件 压 缩 变形后 高度 ; 应 变速率 。 为 10 一 80 5 ” ; 试验温 度 t 为 2 0 一 50 ℃ . 试验 结果分 析 应变率对流动应 力的影 响 应变率对流动应力 的影响如图 l 所示 . 由图 ! 可 以看出 , 在不同变形条件下 , 曲线形状不尽 相同 . 应 变率较小 阶段 , 随着应变率的增大 , 流动应力均 呈明显增大趋势 . 此后 , 有的曲线表 明 l卯 5 一 03 一 27 收稿 第 一 作者 男 37 岁 副教 授 . 有 色总公 司 “ 八 五 ’ 科技攻 关 项 「I DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1996. 03. 014