金属成形工艺的模拟实验

机器人

理论分析方法常常因为数学上的困难而无法求解，不得不借助于工艺试验，在实验室对金属成形过程进行模拟，以解决目前理论尚不能解决的问题。因此，塑性成形工艺的模拟试验与理论分析同等重要，其实验结论往往对生产实际更有意义。基于这个观点，作者将国内外有关穿孔、连轧，张减方面的很多模拟实验成果编入本书，与理论并列作为一个主要内容。     用非金属模拟材料如塑泥、石蜡和聚合物等来模拟变形过程的金属流动，在20世纪已经发展为非常有效的得力工具。由于工程法不能解决变形区内的应力分布，20世纪60年代中期出现的视塑性法也被用到研究斜轧穿轧时坯料内部的应力分布与应变分布上。布拉金斯基用特制的蜡或塑泥等非金属材料作试件进行斜轧穿孔和延伸，分析计算坯料内的三个剪切应变值作为研究变形多余度系数的依据，对斜轧不均匀变形作出了定量分析。视塑性法借助预先在圆柱体试件内的纵向平面或垂直平面中划上网格，在变形后根据畸变网格的形状尺寸计算出应力与应变大小与分布。     也有用金属材料如铅、铝、钢等作模拟试件的，这更接近于真实情况。但是在金属内部不好划线标记，早期是用钻孔插入销钉的方法，到了20世纪90年代，日本介绍用高温电于束标迹法来作网格，该法根据电子束焊接原理，在钢试件内按要求焊熔出细而深的焊缝，然后对试件进行硫印处理，经硫印处理后会在相纸上显示白色迹线，这样就可直接用钢试件作视理性试验，使实验效果更加符合实际。     实验室模拟可以了解变形机理，校核理论是否正确，为假设和理论提供思路，分析包括工具形状、工艺参数、调整参数、摩擦系数等因素对变形和力能参数的影响。     工艺模拟的步骤首先是确定问题，即对工艺试验需要解决的问题进行分析，以选定试验内容；其次，选择或设计试验原理，选择工具与试件的模拟材料，选择摩擦条件；然后检验试验模型进行实验。试验后对模拟试件进行分析、检测、结合理论计算，用作图等方式对实验结果作出结论，以回答所需解决的问题。     根据对模拟试件变形的观察分析，可以确定最大剪切和最大拉伸产生的区域；根据对位移的测量，可以确定某些部位的应变与虚变速率分布：根据计算测量出的位移，可以确定硬度分布、温度分布、应力分布、多余剪切应变。依靠传感器测量出的正压力和张力、可以推算出摩擦力的大小和方向、工件与工具接触面上的正压力分布、有关传动装置的力矩和功率。     在模拟试验的分析求解过程中，由于模拟试件与真实材料在弹塑性性能上的差异、表面摩擦系数的差异以及测量上的不够精确，因此在对实验数据进行变换、计算、整理时，一定会有误差，故必须对此作出修正、分析与评价。