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影响汽车钣金件加工塑性变形的因素有哪些?

2021-09-24

汽车钣金件加工的塑性形变是一种常见工艺。由于晶粒是靠原子间的吸引力和晶粒间的机械连锁力互相连接的,因此晶间变形比较困难。晶粒间的滑动非常微小,很容易引起晶界处的结构破损,从而导致金属的断裂。晶粒间的转动过程相当复杂,这是由于多晶体中不同位向的各个晶粒既有向有利于晶内滑移的方向转动的趋势,又受到相互牵制的缘故。晶粒转动的现象在粗晶粒的板料冲压成形后可以观察到,这就是钣金加工件表面显出凹凸不平的所谓“橘皮”现象。

多晶体的塑性变形还受到晶界的影响。晶界内晶格畸变更甚,晶界的存在使多晶体的强度、硬度比单晶体高。多晶体内晶粒越细,晶界区所占比例也就越大,金属的强度、硬度也就越高。此外,晶粒越细,变形越易分散在许多晶粒内进行,因此变形更为均匀,不易出现应力集中而导致金属破坏,这就是一般的细晶粒金属不仅强度、硬度高,而且塑性也较好的原因。


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在金属塑性变形过程中,金属的性能和组织都会发生变化,其中重要的是加工硬化,即随着变形程度的增加,变形阻力增大,强度和硬度升高,而塑性、韧性下降。此外,由于变形不均匀,晶粒内部和晶粒之间会存在不同的内应力,作为变形后残余应力保留在金属内部,使经冷变形后的零件在放置一段时间后,可能自动发生变形甚至开裂。金属塑性变形后的性能变化是其组织发生变化的结果。多晶体变形时各晶粒沿其变形大的方向伸长,在变形程度很大时,则显著伸长,形成纤维组织。

晶内变形会使晶粒破碎,形成许多小晶粒,即亚晶粒;晶间变形则在晶界使晶粒破碎,形成许多小晶粒,即亚晶粒;晶间变形则在晶界造成许多破损。另外,在变形程度很大时,多晶体内各个晶粒的位向会因滑移面的转向而逐渐趋向一致,形成变形织构。变形织构的形成,使轧制后的板料出现各向异性,即使退火一般也难以消除,用这种材料冲出的工件厚薄不均,沿口不齐,会使拉深成形的杯形件口部形成凸耳。


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