鋁管材空拉時(shí)的變形與應(yīng)力

空拉時(shí)，鋁管材內(nèi)部雖然沒(méi)有安放芯頭，其主要變形也是管坯外徑縮小到模孔直徑相同的尺寸，似乎其壁厚是不會(huì)產(chǎn)生變形的。但其實(shí)不然，鋁管材壁厚在變形區(qū)內(nèi)實(shí)際上常常是變化的，最終壁厚或者變薄，或者變厚，或者未發(fā)生變化。其管壁發(fā)生增減或維持不變的原因，取決于拉伸變形時(shí)其變形力學(xué)中的徑向應(yīng)力σr、周向應(yīng)力σθ、軸向應(yīng)力σl之間的相互關(guān)系。如圖10-1所示，徑向應(yīng)力σr在管子斷面上的分布是由外表面向中心逐漸減小，至管材內(nèi)表面時(shí)為零。周向應(yīng)力σθ則是由外表面向中心逐漸增大。變形區(qū)內(nèi)的變形狀態(tài)是軸向δl為延伸變形，周向δθ為壓縮變形，徑向變形δr的大小與符號(hào)取決于σl與σr間的相互關(guān)系。無(wú)論在任何條件下空拉，其徑向上有|σθ|﹥|σr|。根據(jù)最小阻力定律，金屬在壓應(yīng)力σθ的作用下向管子中心流動(dòng)，使其壁厚增加。σl則引起金屬產(chǎn)生軸向變形δl，使管壁變薄；反之，δr為（+），即發(fā)生延伸變形，壁厚增加。經(jīng)研究主認(rèn)為，當(dāng)σr＜（σθ+σl）/2時(shí)，壁厚減小；σr﹥（σθ+σl）/2時(shí)，壁厚不變。



空拉時(shí)，管子壁厚沿變形區(qū)長(zhǎng)度上的變化也不相同。因?yàn)檩S向應(yīng)力σl由模子入口向出口進(jìn)逐漸增大，而周向應(yīng)力σθ逐漸減小，故σθ/σl比值也由入口向出口不斷減小，所以管子壁厚在變形區(qū)內(nèi)的變化是在模子入口入增厚，達(dá)最大值后開始減薄，至出口處減薄最大。圖10-2所示為用不同模角的模子α空拉6A02鋁管材時(shí)變形區(qū)的壁厚變化情況。

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