用云纹法研究压剪变形

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1986.02.007 北京钢铁学院学报 196年6月 Journal of Beijing University No.2 第2期 of Iron and steel Technology June 1986 用云纹法研究压剪变形 张顺庆刘宝珩陶洪畴 (压力加工系 第三教研室) 摘 要 异步轧制是一种新的生产工艺，其近斯研究工作的特点〔1之一是，采用压剪变形实验装 置[进行研死（主要研究力学方面），从突出主要影响因票.简化研究问题角度考虑，这是必 婴而有意义的。然而，试件在简化模型中之变形有何特点，简化模型对研究异步孔制有何意 义，探讨很少。 本文采用密栅云纹法及样条函数数值磨光法处理实验数据，对压剪状态下试件的变 形进行分析，实验在自制模拟导步轧制的压剪变形装置上进行，结果表明，分析压剪状态下的 试样变形，对揭示异步轧制本质、合理选择塑性加工方式，在理论上和实际上均具有重要意义。 关健词，异步轧制.压剪变形。云纹法.样条函数数值磨光法。 Study on the Compressing and Shearing Deformation with Fringe Technique Zhang Shunqing,Liu Baoheng,Tao Hongchou Abstract Asymmetric rolling is a new method of plasticworking.Recently it is ome of obvious features that the subject is made study of by a device the chief about mechanics)with compressing and shearing deformation. From the viewpoint of stressing main factors and of simplifying the process, it is necessary and significant to use this device.But,with respect to the deformation features of sample on above device and the significancy of above compressing and shearing device for studying asymmctric rolling, 1985一08一31收稿 73

扭肠年 月 第 吕 期 北 京 钢 铁 学 院 学 报 。 “ 、 、 用云纹法研究压剪变形 ， 日 张顺庆 刘宝晰 陶洪畴 压力加工系 第三教研室》 摘 要 、 盛 异步轧制是一种新的生产工艺 ，其 近期研究工作的特点“ ，之一是 ，采用压剪变形实验装 娜 ’ 毯行研笼 ‘主要研究力学方面 从突出主要影响因 素 。 简化研究问题角度考虑 ，这是必 要而有意义的 。 然而 ，试件在简化模型中之变形有何特点 ，简化模型对研究异步轧制有 何 意 义 ，探讨很少 。 本文采用密栅云 纹法 ， 及样条函数数值磨光法〔 ‘ 处理乡验数据 ，对压剪状态下试件的变 形进行分析 实验在 自制模拟导步轧叙的压剪变形装置上进行 。 结果表明 ， 分析压剪状态下的 试样变形 对揭示异步轧制本质 、 合理选择塑性加工方式 ，在理论上和 实际上均具有重要意义 装往询 异步轧制 压剪变形 云纹法 、 样条函数数值磨光法 、 、 ， “ 五 ‘ 鑫 ， ， 、 口叭 了 了 ， 五 五 ， ， 也 五 卜 打 二 · 犯 ， 肪一 一 收稿 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1986．02．007

it has rarely been considered. This paper shows the results of the compressing and shearing deforma- tion with the Fringe technique and Spline function smoothing the experimen- tal data, Experiment was made on compressing and shearing device simulating asymmetric rolling designed by ourselves.It is proved that analysing the deformation under the compressing and shearing state has important signifi- cance of theory and practice for revealing the nature of asymmetric roll- ing and choosing the appropriate type of plasticworking. Key words:asymmetric rolling,compressing and shearing deformation 1压剪变形实验装置的构思 异步轧制的特征是存在搓剪变形区域。为反映这一特点，自制了如图1所示的压 剪变形实验装置。装置由固定压板、支座及两个活动压板组成。基本出发点是，当中≠ 0时，材力机压头在活动压板平面内沿x方向的分力使试件产生搓剪变形，沿y方向的分 力使试件产生压缩变形，通过调整活动压板转角得到不同的压剪变形状态。 盐畸宏行等曾进行过压剪变形实验2)，搓剪作用由油缸推动压板实现，由于固定油 缸等，实验装置复杂。图1实验装置，设备简单，利用压板转角，巧妙地使试件产生压 剪变形。 tP 图1压剪变形实验装置 Fig.I Experimental Dovice of Compressing and Shoaring Doformation 1.Sample 2.Below turning board 3.Above turning board 4.Horizontally fixed board 5.Supporting Set 2实验方案及设备 (1)采用平行云纹法研究平面塑性变形问题。为此，实验采用对分试件，将其量 74

。 五 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 二 分 乒 了 ‘ ， 压剪变形实验装置的构思 异步轧制的特征是存 在搓 剪 变 形 区域 。 为反映这一特点 ， 自制 了如图 所示的压 剪变形实验装置 。 装置由固定压板 、 支座及两个 活 动压板组 成 。 基本 出发点是 ， 当巾 尹 。 时 ， 材力机压头在活动压板平面 内沿 方 向的分力使试件产生 搓剪变形 ， 沿 方向的分 力使试件产生压缩变形 ， 通过调整活动压板 转角得到不 同的压剪变形状态 。 盐崎宏行等 曾进行过压剪 变形实验 ， 搓剪作用 由油缸推动压板实现 ， 由于 固定油 缸等 ， 实 验 装 置复杂 。 图 实 验装置 ， 设备 简单 ， 利 用 压板转角 ， 巧妙 地使试件产生压 剪变形 。 图 压剪变形实验装置 ‘ 宜 日 五 · 。 。 劝 实验方案及设备 采用 平行 云 纹法研 究 平面 塑 性 变 形 问题 。 为此 ， 实 验采用 对分试件 ， 将其置

于设计的夹具（图2）中用螺丝拧紧，使变形在xoy面内进行。夹具与试样的接触表面 要抛光，实验时在接合面上涂润滑油，以减小侧壁摩擦影响；活动压板与试样的接触表 面要粗糙、除油，以增大摩擦产生较大搓剪效果。 (2)考虑是塑性变形，且实验在金属原材料上进行，反射性较差。因而，实验采 用12线/mm的反射型正交试件栅，用502胶粘贴在对分件的接触面上，栅线方向分别与 x、y方向重合（图1、2）。贴片后用同节距单线软片基准栅检验是否有虚应变。若 有，用砂纸打掉重贴，否则，在接触面上轻轻涂一层润滑油，对好夹紧后放入压剪装 置。 Shearing direction Board Sample1 Sample 2 图2保持试件平面变形的夹具 Fig.2 Aset of keeping aample in the state of plaia strain （3)试料是工业用铅。对分件每块沿x方向长60mm,沿z方向宽50mm,沿y方向 高30mm。试件长相应于轧制接触弧长度，高相应于轧件厚，若按轧制变形区参数计算 1/h=2,可按薄件处理。考虑铅加工硬化对应变速率敏感，实验控制应变速苹< 10-/s,以使铅充分再结晶。实验在30t材力机上进行，转角0°、10°、20°各做一次， 实验情况见表1。 表1实险情况 Table1 Experimental Conditions Isitial No. Angleo Final height Reduetion Deformation Redactionrate (degree) height(mm) (m知) (%) period (min) (1/) load (t) 0 0 28.80 27,90 3.125 30 1.74X105 13.9 10 29.38 28.54 2.859 12 3.97X10-5 13.6 2 20 29.40 28.34 9.605 23 2.61X105 13.8 实验选用的变形量较小，若变形量过大时试件有些部位云纹细密难以分辨。 (4)用同节距单线软片基准栅，并用油膜贴在试件上，基准栅栅线方向分别与图 1、2中x、y方向重合，与试件栅千涉得金属流动情况。 云纹图象在清华火学叶绍英老师帮助下在该校云纹室拍摄。拍照前严格调整胡机， 使云纹、相机镜头和照相底板相互平行，结果如图3~5所示。 75

于设计的夹具 图 中用 螺丝拧紧 ， 使变形在 面 内进行 。 夹具与试样的接触表面 要抛光 ， 实验时在接合面 上涂润滑油 ， 以减小侧壁摩擦影响 活动压板与试 样的接触表 面要粗糙 ， 除油 ， 以增大摩擦 产生 较大援剪效果 。 考虑是 塑 性变形 ， 且实 验在金 属原材料上进行 ， 反射性较差 。 因而 ， 实验采 用 线 的反射型正 交试 件栅 ， 用 胶粘贴在对分 件的 接触面上 ， 栅 线 方向分别与 工、 了方向重合 图 、 。 贴片后用 同节距单线软片基准栅检验是否有虚应 变 。 若 有 ， 用砂纸打掉重贴 ， 否则 ， 在接触面上轻轻涂一层润滑油 ， 对好夹紧后放 人 压 剪 装 置 。 压 匕 仁 班 ， 口 图 保持试件平面变形的夹具 瓦‘ 一 仁 三 ‘ 一 五 一 一 试料是工业用铅 。 对分件每块沿 方向长 ， 沿 方向宽 ， 拾 方向 高 。 试件长相应于轧制接触弧长度 ， 高相应于轧件厚 ， 若按轧制变形 区参数计 算 户 二 ， 可按薄件处理 ， 考虑铅加工硬化对 应变 速 率敏感 ， 实 验 控制 应 变 速 率 一 ‘ ， 以 使铅充分再结 晶 。 实验在 材力机上进行 ， 转角 。 “ 、 。 、 。 各做一次 ， 实验情况见表 。 宜《一 ‘五 过 衣 实 脸 情 况 爪 协 人二 。 二 ’ ‘一 石 孟‘ 七 住。 一 ‘ 三 多 。 介 ， 正 一挂 一 二二二二耳三二阵丝生 一 里匕一 一 一一上一 一竺一一阵竺少匕卜一竺竺 一卜兰竺一 卜亡生一 ，， · ‘ · 生坐 土一竺一一 。 ‘ 、 ， “ 一 ‘ 。 。 止竺型兰一 一二生二一一 二 、 ， 一 二 ， 哥 ‘ ” 了入 玉 ‘ 。 。 一 实验选用的变形量较小 ， 若变形量过大时试件有些部位云纹细 密难以分辨 。 用 同节距单线软片 基准栅 ， 并用 油膜贴在试件上 ， 基准栅栅线方 向分别与图 、 中寒、 方向重合 ， 与试件栅千涉得金属流动情况 。 云 纹 图象在清华大学叶绍英老 师帮助 下在该校云纹室拍摄 。 拍 照前严格调 整栩 机 ， 使云 纹 、 相机镜头和照相 底板相互 平行 ， 结果 如图 所示

a.U fiald (Displacemeat in x directiow) b.V field(Displscomont in y direotinn) 图3，零度转角时位移场云纹图象(X1.4,一30■m) Fig.8 Fringe image of displacement fields at the augle of o degree a.U field(Displacement ia X direction) 76

夔 一 云 ‘ 一护 一 一 日 “ ‘二 ‘ 五 一 一 扮一 。 川 巴 卑度转角时位移场云纹图象《又 ‘ ， “ 冲 二 ，咭 、 一 ，一 绝一护 时 ， 一。… 亩一 峨一 全 ‘ ， “ “ 侧 ‘ ， 、 ， 心 七 介 一

b.V field(Displacement in y direction) 图4.10度转角时位移杨云纹图象(X1,4,且m30四m) FIg.4 Fringe image of displacement fields at the anglo of 10 degrees A.U field(Displacement ia x direetion) b.v field(Displacement in y direetion) 图5、20度转角时位移场云纹图象(X1.4,H30mm) Fig.5 Fringe image of displacement fields at the angle of 20 degrees ,… 77

簇摄撤摄魏滚 截东熟撤兼 户 、 了 创城 。 过 了 ‘ 图忍 ， 度转角时位移场云纹图象《 ， 》 日 五 如‘ ， 、 七 心 嘴 口 祝 叫，比 。 主 主 … 。 尸 图 。 度转角时位移场云 纹图象《 名 ， 二 仑 丫 ， 竹